JPH0244717A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0244717A JPH0244717A JP63196570A JP19657088A JPH0244717A JP H0244717 A JPH0244717 A JP H0244717A JP 63196570 A JP63196570 A JP 63196570A JP 19657088 A JP19657088 A JP 19657088A JP H0244717 A JPH0244717 A JP H0244717A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体装置作成における浅い不純物の拡散方法
に関する。
に関する。
従来の技術
近年、ＭＯＳトランジスタなどでは微細化や高速化の傾
向にあり、そのため、不純物を浅く導入する必要がある
。
向にあり、そのため、不純物を浅く導入する必要がある
。
従来、不純物層の形成にあたっては、イオン注入により
不純物を導入した後、熱処理を行なって不純物を活性化
し、不純物層を形成するのが主流であった。さらに、イ
オン注入の際に低加速エネルギーを用いる技術やＢＦ森
などのイオン注入により、浅い不純物層を形成している
。また、他にも、プラズマドーピングやレーザードーピ
ングにより不純物層を形成する技術が開発されてきてい
る。
不純物を導入した後、熱処理を行なって不純物を活性化
し、不純物層を形成するのが主流であった。さらに、イ
オン注入の際に低加速エネルギーを用いる技術やＢＦ森
などのイオン注入により、浅い不純物層を形成している
。また、他にも、プラズマドーピングやレーザードーピ
ングにより不純物層を形成する技術が開発されてきてい
る。
発明が解決しようとする課題
しかし、従来の技術では以下に記すような課題がある。
■ イオン注入により不純物を注入した後に熱処理を行
なうと、低加速エネルギーやＢＦ２を用いて浅い注入を
行なったとしても、熱処理の際に不純物が活性化する温
度まで上げねばならず、この温度では不純物の拡散は避
けられない。つまり、不純物層が広がってしまい深くな
ってしまう。
なうと、低加速エネルギーやＢＦ２を用いて浅い注入を
行なったとしても、熱処理の際に不純物が活性化する温
度まで上げねばならず、この温度では不純物の拡散は避
けられない。つまり、不純物層が広がってしまい深くな
ってしまう。
■ 通常のプラズマドーピングでは、半導体基板温度を
上昇させなければ不純物が導入されない場合や、ドーピ
ングの際の不純物イオンの加速エネルギーが不均一であ
ることや、熱処理による活性化を行なわねばならないた
め、上記に記したのと同様に不純物層は深くなってしま
う。
上昇させなければ不純物が導入されない場合や、ドーピ
ングの際の不純物イオンの加速エネルギーが不均一であ
ることや、熱処理による活性化を行なわねばならないた
め、上記に記したのと同様に不純物層は深くなってしま
う。
■ レーザードーピングでは、半導体基板表面を高温に
加熱し、溶融するため、表面の溶融・再結晶時に結晶欠
陥ができやすい。また、気相中の不純物ガスを半導体基
板表面で熱分解し基板中に拡散させる場合は、不純物ド
ーピングの効率が悪いため実用的でない。また、半導体
基板表面に不純物薄膜を形成した後、表面のレーザー加
熱を行なって拡散する場合、不純物薄膜と半導体基板の
間で結晶欠陥ができやすいことと、不純物薄膜のみを除
去するのは困難であるという課題があった。
加熱し、溶融するため、表面の溶融・再結晶時に結晶欠
陥ができやすい。また、気相中の不純物ガスを半導体基
板表面で熱分解し基板中に拡散させる場合は、不純物ド
ーピングの効率が悪いため実用的でない。また、半導体
基板表面に不純物薄膜を形成した後、表面のレーザー加
熱を行なって拡散する場合、不純物薄膜と半導体基板の
間で結晶欠陥ができやすいことと、不純物薄膜のみを除
去するのは困難であるという課題があった。
課題を解決するための手段
本発明は、半導体基板の一主面にＥＣＲプラズマ励起に
より不純物を前記半導体基板表面内に導入する工程と、
前記半導体基板表面にエキシマレーザ−を所望の量照射
する工程により、前記不純物を均一に浅く拡散するもの
である。
より不純物を前記半導体基板表面内に導入する工程と、
前記半導体基板表面にエキシマレーザ−を所望の量照射
する工程により、前記不純物を均一に浅く拡散するもの
である。
作用
ＥＣＲプラズマ励起により半導体基板表面の極浅い領域
に不純物層を形成した後、エキシマレーザ−を照射する
。エキシマレーザ−は、波長が短かく半導体基板表面の
浅い層で吸収されてしまうことや、高いレーザーパワー
を得ることができるので、レーザーにより加熱された基
板の熱が深く拡散していく前に、表面温度を上げること
ができ、半導体基板表面のみを加熱することができ、不
純物はこの加熱された領域極めて浅い領域のみに拡散さ
れる。またエキシマレーザ−の波長により、吸収される
深さが異なるため、数十ｎｍ〜数百ｎｍまでの範囲での
加熱が可能であり、これにより数十ｎｍ〜数百ｎｍの深
さの不純物層の形成および不純物の活性化が行なえると
いうものである。
に不純物層を形成した後、エキシマレーザ−を照射する
。エキシマレーザ−は、波長が短かく半導体基板表面の
浅い層で吸収されてしまうことや、高いレーザーパワー
を得ることができるので、レーザーにより加熱された基
板の熱が深く拡散していく前に、表面温度を上げること
ができ、半導体基板表面のみを加熱することができ、不
純物はこの加熱された領域極めて浅い領域のみに拡散さ
れる。またエキシマレーザ−の波長により、吸収される
深さが異なるため、数十ｎｍ〜数百ｎｍまでの範囲での
加熱が可能であり、これにより数十ｎｍ〜数百ｎｍの深
さの不純物層の形成および不純物の活性化が行なえると
いうものである。
実施例
本発明の実施例を以下に記す。
第１の実施例
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための深さ方
向の不純物濃度プロファイルを示す図である。まず、第
５図に示すようなＥＣＲプラズマ発生装置内に半導体基
板としての（１００）Ｐ型Ｓｉ基板１を設置した後、Ａ
ｓ Ｈ３ガスを導入して、ＥＣＲ条件下でＥＣ，Ｒプ
ラズマを発生させる。
向の不純物濃度プロファイルを示す図である。まず、第
５図に示すようなＥＣＲプラズマ発生装置内に半導体基
板としての（１００）Ｐ型Ｓｉ基板１を設置した後、Ａ
ｓ Ｈ３ガスを導入して、ＥＣＲ条件下でＥＣ，Ｒプ
ラズマを発生させる。
る。ＥＣＲプラズマにより励起されたＡｓ＋イオンは発
散磁場により導かれＳｉ基板１の表面に導入される。第
１図は横軸はＳｉ基板１表面からの深さで、縦軸はＡｓ
砒素濃度を示しており、第１図ａはＥＣＲプラズマによ
りＡｓを導入した時の状態を示している。第１図ａでわ
かる様に、Ａｓは表面より０．１μｍ程度の浅い領域に
導入されており、表面濃度は非常に高くなっている。次
に、Ａｓの導入されたＳｉ基板１にＡｒＦエキシマレー
ザ−（１９３ｎｌ１１）をＮ２雰囲気あるいは真空中で
適量照射すると、Ｓｉ基板１表面の数十ｎｍ〜数百ｎｍ
のみ加熱される。この時、Ｓｉ基板１中に導入されてい
たＡｓは拡散し第１図すに示す様な−様な濃度分布とな
るほか、Ａｓの拡散する領域はレーザーにより加熱され
ている表面付近であるため、Ａｓの広がりは制限され、
浅い領域にＡｓも均一に拡散することができる。その上
、Ａｓは活性化するため浅いＮ型領域が形成できる。
散磁場により導かれＳｉ基板１の表面に導入される。第
１図は横軸はＳｉ基板１表面からの深さで、縦軸はＡｓ
砒素濃度を示しており、第１図ａはＥＣＲプラズマによ
りＡｓを導入した時の状態を示している。第１図ａでわ
かる様に、Ａｓは表面より０．１μｍ程度の浅い領域に
導入されており、表面濃度は非常に高くなっている。次
に、Ａｓの導入されたＳｉ基板１にＡｒＦエキシマレー
ザ−（１９３ｎｌ１１）をＮ２雰囲気あるいは真空中で
適量照射すると、Ｓｉ基板１表面の数十ｎｍ〜数百ｎｍ
のみ加熱される。この時、Ｓｉ基板１中に導入されてい
たＡｓは拡散し第１図すに示す様な−様な濃度分布とな
るほか、Ａｓの拡散する領域はレーザーにより加熱され
ている表面付近であるため、Ａｓの広がりは制限され、
浅い領域にＡｓも均一に拡散することができる。その上
、Ａｓは活性化するため浅いＮ型領域が形成できる。
また、第１実施例では不純物としてＡｓを用いたが、こ
れはＢ（ボロン）やＰ（リン）などの他の不純物であっ
ても同様に浅い拡散層を形成できる。
れはＢ（ボロン）やＰ（リン）などの他の不純物であっ
ても同様に浅い拡散層を形成できる。
第２の実施例
第２図は本発明の第２の実施例を説明するための工程断
面図であり、半導体基板として第２図（イ）に示すよう
に素子間分離用の５ｉＯ２２２が形成され、ｎ＋ポリシ
リコンゲート２３．サイドウオール酸化膜２５が形成さ
れた基板上に、ＥＣＲプラズマドーピングによりＡｓを
浅く導入した後、全面にエキシマレーザ−を照射しＡｓ
を活性化してｎ十 型のソース２６．ドレイン２７を得
る。この際、エキシマレーザを用い、レーザーの照射さ
れた浅い領域のみの温度を上げるため、Ａｓは活性化し
ｎ土層を形成するか、深さ方向や槓方向の拡散は小さく
することが可能である。
面図であり、半導体基板として第２図（イ）に示すよう
に素子間分離用の５ｉＯ２２２が形成され、ｎ＋ポリシ
リコンゲート２３．サイドウオール酸化膜２５が形成さ
れた基板上に、ＥＣＲプラズマドーピングによりＡｓを
浅く導入した後、全面にエキシマレーザ−を照射しＡｓ
を活性化してｎ十 型のソース２６．ドレイン２７を得
る。この際、エキシマレーザを用い、レーザーの照射さ
れた浅い領域のみの温度を上げるため、Ａｓは活性化し
ｎ土層を形成するか、深さ方向や槓方向の拡散は小さく
することが可能である。
第３の実施例
第３図は本発明の第３の実施例を説明するための深さ方
向の不純物濃度プロファイルを示す図であり、まず、第
１実施例とほぼ同様にして、ＥＣＲプラズマドーピング
によりＢ（ボロン）をＳｉ基板１の表面のごく浅い層に
ドーピングした後、８５０℃以下の温度（Ｂがほとんど
拡散しない温度）で酸化する。第３図Ｃに酸化後のＢ濃
度プロファイルを示す。次に酸化膜を除去した後、エキ
シマレーザ−を照射し、表面層を加熱してＢを活性化す
る。レーザー照射後のＢ濃度プロファイルを第３図ｄに
示す。以上のように、酸化した後に酸化膜を除去するこ
とにより、ＥＣＲプラズマドーピングによってできた表
面付近のＢの高濃度層を除去した後、エキシマレーザ−
加熱により拡散することで、浅い領域で一定濃度の層を
形成することができる。
向の不純物濃度プロファイルを示す図であり、まず、第
１実施例とほぼ同様にして、ＥＣＲプラズマドーピング
によりＢ（ボロン）をＳｉ基板１の表面のごく浅い層に
ドーピングした後、８５０℃以下の温度（Ｂがほとんど
拡散しない温度）で酸化する。第３図Ｃに酸化後のＢ濃
度プロファイルを示す。次に酸化膜を除去した後、エキ
シマレーザ−を照射し、表面層を加熱してＢを活性化す
る。レーザー照射後のＢ濃度プロファイルを第３図ｄに
示す。以上のように、酸化した後に酸化膜を除去するこ
とにより、ＥＣＲプラズマドーピングによってできた表
面付近のＢの高濃度層を除去した後、エキシマレーザ−
加熱により拡散することで、浅い領域で一定濃度の層を
形成することができる。
第４の実施例
第４図は本発明の第４の実施例を説明するための深さ方
向の不純物濃度プロファイルを示す図であり、まず、Ｓ
ｉ基板１を酸化した後、ＥＣＲプラズマドーピングによ
りＢをドーピングする。第４図ｅにドーピング後のＢ濃
度のプロファイルを示す。その後、酸化膜を除去した後
エキシマレーザ−を照射し表面層を加熱してＢを活性化
して第４図ｆに示すような浅く均一な濃度のＢ層を形成
する。
向の不純物濃度プロファイルを示す図であり、まず、Ｓ
ｉ基板１を酸化した後、ＥＣＲプラズマドーピングによ
りＢをドーピングする。第４図ｅにドーピング後のＢ濃
度のプロファイルを示す。その後、酸化膜を除去した後
エキシマレーザ−を照射し表面層を加熱してＢを活性化
して第４図ｆに示すような浅く均一な濃度のＢ層を形成
する。
以上第］の実施例から第４の実施例で述べてきたように
、不純物のドーピングとしてＥＣＲプラズマによるドー
ピングを用いて説明したが、これは、２０ＫｅＶ以下（
例えば１０ Ｋ ｅ Ｖ ）の加速エネルギーを用いた
Ｂ層書のイオン注入で行なってもよい。例えば第６図ｇ
に示すように１ＯＫｅＶで注入した時の不純物プロファ
イルはＥＣＲプラズマドープで行なったものとほぼ同じ
である。しかし第６図りに示したように３０ＫｅＶで注
入すると不純物のピークは半導体基板中にあられれる。
、不純物のドーピングとしてＥＣＲプラズマによるドー
ピングを用いて説明したが、これは、２０ＫｅＶ以下（
例えば１０ Ｋ ｅ Ｖ ）の加速エネルギーを用いた
Ｂ層書のイオン注入で行なってもよい。例えば第６図ｇ
に示すように１ＯＫｅＶで注入した時の不純物プロファ
イルはＥＣＲプラズマドープで行なったものとほぼ同じ
である。しかし第６図りに示したように３０ＫｅＶで注
入すると不純物のピークは半導体基板中にあられれる。
よって、およそ２０ Ｋ ｅ Ｖ以下での注入を行えば
、ＥＣＲプラズマドープの代わりにイオン注入を用いた
不純物ドーピングでも非常に浅い不純物層の形成ができ
る。また、エキシマレーザ−によるＳｉ基板の加熱の例
としてＡｒＦエキシマレーザ−（１９３ｒ＋ｍ）を用い
たが、これは他の波長のものでも良（、レーザーのパワ
ーや照射量は、それぞれ目的（例えば不純物層の深さを
変える）に適合した波長で、適量照射すれば、同様の結
果を得ることができる。さらに、ＥＣＲプラズマ発生装
置として第５図に示す様な装置を用いたが、これは、Ｒ
Ｆ印加型の装置を用いて、直流バイアス電圧を印加する
型の装置であってもさしつかえはない。
、ＥＣＲプラズマドープの代わりにイオン注入を用いた
不純物ドーピングでも非常に浅い不純物層の形成ができ
る。また、エキシマレーザ−によるＳｉ基板の加熱の例
としてＡｒＦエキシマレーザ−（１９３ｒ＋ｍ）を用い
たが、これは他の波長のものでも良（、レーザーのパワ
ーや照射量は、それぞれ目的（例えば不純物層の深さを
変える）に適合した波長で、適量照射すれば、同様の結
果を得ることができる。さらに、ＥＣＲプラズマ発生装
置として第５図に示す様な装置を用いたが、これは、Ｒ
Ｆ印加型の装置を用いて、直流バイアス電圧を印加する
型の装置であってもさしつかえはない。
発明の効果
本発明によれば、半導体基板表面のごく浅い領域に不純
物を導入した後、エキシマレーザ−により、表面の浅い
領域のみを加熱し、不純物を拡散、活性化するため、非
常に浅い不純物層の形成ができ、高速、微細化のトラン
ジスターに応用できる。
物を導入した後、エキシマレーザ−により、表面の浅い
領域のみを加熱し、不純物を拡散、活性化するため、非
常に浅い不純物層の形成ができ、高速、微細化のトラン
ジスターに応用できる。
第１図は、本発明の第１の実施例を説明するための深さ
方向の不純物濃度プロファイル図、第２図は本発明の第
２の実施例を説明するための製造工程断面図、第３図は
本発明の第３の実施例を説明するための深さ方向の不純
物濃度プロファイル図、第４図は本発明の第４の実施例
を説明するための深さ方向の不純物濃度プロファイル図
、第５図は本発明の実施例に用いたＥＣＲプラズマ発生
装置の概略図、第６図はイオン注入により、不純物を導
入した際の加速エネルギーの違いにより、プロファイル
が異なることを説明するための説明図である。 ２１・・・・・・Ｓｉ基板、２６・・・・・・ソース、
２７・・・・・・ドレイン。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 ？３ボッシリコンケート ｓｏ ｔｔｙｏ ｔｓｏ ｗＤ 課さ（１１仇） ９ 府 １５θ Ｕり 深ざ （常→ 深さ（デ帆） ５ｔｔ ｒｔｒｏ ｔｓｏ ｍθ深さ（ル九） 第 図 ５ｔｌ １０６ ぶ Ｖθ 深さ（ｎｆｙＬ） 尺八・室− ｏｓｏｉθθ ぷ 濁 シ誓（さ （りｔｗ） 第 図 、、ｔ８Ｌ ：：２［ ｓｏ ｔｔｖ ｔｓｏ ｚｔリ ラ揖ミさ （ガン〃ｔ） 、、：Ｂ１
方向の不純物濃度プロファイル図、第２図は本発明の第
２の実施例を説明するための製造工程断面図、第３図は
本発明の第３の実施例を説明するための深さ方向の不純
物濃度プロファイル図、第４図は本発明の第４の実施例
を説明するための深さ方向の不純物濃度プロファイル図
、第５図は本発明の実施例に用いたＥＣＲプラズマ発生
装置の概略図、第６図はイオン注入により、不純物を導
入した際の加速エネルギーの違いにより、プロファイル
が異なることを説明するための説明図である。 ２１・・・・・・Ｓｉ基板、２６・・・・・・ソース、
２７・・・・・・ドレイン。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 ？３ボッシリコンケート ｓｏ ｔｔｙｏ ｔｓｏ ｗＤ 課さ（１１仇） ９ 府 １５θ Ｕり 深ざ （常→ 深さ（デ帆） ５ｔｔ ｒｔｒｏ ｔｓｏ ｍθ深さ（ル九） 第 図 ５ｔｌ １０６ ぶ Ｖθ 深さ（ｎｆｙＬ） 尺八・室− ｏｓｏｉθθ ぷ 濁 シ誓（さ （りｔｗ） 第 図 、、ｔ８Ｌ ：：２［ ｓｏ ｔｔｖ ｔｓｏ ｚｔリ ラ揖ミさ （ガン〃ｔ） 、、：Ｂ１
Claims (3)
- （１）半導体基板の一主面にＥＣＲプラズマ励起により
不純物を前記半導体基板表面内に導入する工程と、前記
半導体基板表面にエキシマレーザーを所望の量照射する
工程により、前記不純物を均一に浅く拡散することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）半導体基板の一主面にＥＣＲプラズマ励起により
不純物を前記半導体基板表面内に導入する工程と、前記
半導体基板を、前記不純物がほとんど拡散しない温度で
酸化する工程と、前記半導体基板上の酸化膜を除去する
工程と、前記半導体基板表面にエキシマレーザーを所望
の量照射する工程により、前記不純物を均一に浅く拡散
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （３）半導体基板の一主面において、表面を酸化する工
程と、ＥＣＲプラズマ励起により不純物を前記半導体基
板表面内に導入する工程と、前記半導体基板表面の酸化
膜を除去する工程と、前記半導体基板表面にエキシマレ
ーザーを所望の量照射する工程により、前記不純物を均
一に浅く拡散することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196570A JPH0244717A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196570A JPH0244717A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244717A true JPH0244717A (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=16359938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63196570A Pending JPH0244717A (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244717A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6489207B2 (en) | 1998-05-01 | 2002-12-03 | International Business Machines Corporation | Method of doping a gate and creating a very shallow source/drain extension and resulting semiconductor |
| US7800204B2 (en) | 2008-07-31 | 2010-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| JP2016122769A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ドーピング方法および半導体素子の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63196570A patent/JPH0244717A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6489207B2 (en) | 1998-05-01 | 2002-12-03 | International Business Machines Corporation | Method of doping a gate and creating a very shallow source/drain extension and resulting semiconductor |
| US7800204B2 (en) | 2008-07-31 | 2010-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| US8420496B2 (en) | 2008-07-31 | 2013-04-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| JP2016122769A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ドーピング方法および半導体素子の製造方法 |
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