JPS618916A - ド−プ領域の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、基板中に極めて浅いいドープ領域を低温で形
成するための方法に係り、更に具体的に云えば、基板上
の少くとも２つの層が金属化合物を形成する間に、それ
らの少くとも１つの層に含まれるドーパントをいわゆる
雪かき（ｓｎｏｗｐｌｏν）効果により上記基板中にド
ライブさせ、上記基板を最小限にしか消費せずに、浅い
ドープ領域を形成する上記方法に係る。

Ｂ、開示の概要 本発明は、基板中に極めて浅いドープ領域を・低温で形
成するための方法に係る。約３００人を越えない深さの
ドープ領域が７００℃よりも低い温度で形成される。そ
れらの浅いドープ領域は、半導体スイッチング素子、ダ
イオード、及び接点の形成を含む、種々の適用例に於て
用いることができる。１つの層が金属原子を含み、少く
とも１つの層が所望のドーパントを含む、少くとも２つ
の層が基板上に付着された後、金属化合物が形成される
ように、アニール工程が施さ−れる。金属化合物が形成
されるとき、基板のドーパントとして用いられる上記層
中の材料が、雪かき効果により、成長中の金属化合物の
界面から基板の上部表面中に押出されて、該上部表面に
浅いドープ領域が形成される。

Ｃ０従来技術 個々の回路素子の寸法を縮小することにより、超ＬＳＩ
の半導体素子が開発された。近い将来には、サブミクロ
ンの最小線幅を有する半導体素子が実現されよう。サブ
ミクロン構造体に於ける横方向寸法の減少により、新し
い問題が生じ、最も大きな問題の１つは、金属−酸化物
一半導体（ＭＯＳ）ＦＥＴに於ける短いチャネル効果で
ある。

この望ましくないチャネル効果は、電圧及び素子Ｊ　　
　　　　　、）３次元。寸法を減少させる。：ｍ　ｋ　
＆：よつ工除く工とができるが、その場合には、接点領
域、ゲートの長さ、及びゲート幅の如き、横方向寸法だ
けでなく、接合の深さ及びゲート酸化物の厚さの如き、
縦方向寸法も減少させねばならない。

半導体中に浅いドープ領域を設けることが必要とされて
いるが、極めて浅いドープ領域を低温で形成するための
適当な技術は未だ得られていない。

例えば、シリコン中に不純物をドープするための従来の
技術は、熱拡散を行う場合に於ても、又はイオン注入に
より生じた損傷をアニーリングにより除く場合に於ても
、９００℃よりも高い温度を必要とする。イオン注入に
よりドーピングを行う場合には、イオン注入により構造
体に生じた損傷を除き且つ半導体中に導入されたドーパ
ントを電気的に活性にするために、高温に於てアニール
する後処理が必要である。しかしながら、それらの高温
方法は、概して、不必要な不純物を再分布させ、浅い接
合を有する構造体を劣化させる。従って、低温によるド
ーピング方法を用いることが好ト ：ｊｍＬｕＮ・　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　プ適当な低温方法は、数百オングストローム又は
それ以下の程度の深さを有する極めて浅いドープ領域を
７００℃（好ましくは、５００℃）よりも低い温度で形
成し、ドープ領域が形成される間に基板を最小限にしか
消費しない方法でなければならない。従来、そのような
技術は存在していない。

それらの問題を解決するために、本発明の方法に於ては
、基板上の層からドーパントを導入することにより基板
がドープされる。その場合、基板上の少くとも２つの層
が金属化合物を形成することにより、上記基板の方向に
移動して上記ドーパントを前面に押出す界面が形成され
る。これは、界面の成長作用によりドーパントが界面の
前面に蓄積される。いわゆる“雪かき″効果である。こ
の雪かき効果は、当技術分野に於て知られており、金属
化合物の形成中にドーパントの拡散が増して。

成長している金属化合物からドーパントが放出されるこ
とによって生じる。従って、ドーパントは、基板上の層
から供給され、基板中に押込まれて、該基板中に極めて
浅いドープ領域を形成する。この方法は、極めて低い温
度で行うことができる。

半導体中に注入されたドーパントを雪かき効果により再
分布させることについては、例えば、アプライド・フィ
ジックス・レターズ、３８（１２）　、第１０１５頁、
　１９８１年６月１５日；ジャーナル・オン・アプライ
ド・フィジックス、５３（１０）、第６７８１’頁、１
９８２年１０月；ジャーナル・オン・アプライド・フィ
ジックス、４９（１２）、第５８２７頁、１９７８年１
２月；　ＩＥＥＥトランズアクションズ・オン・エレク
トロン・デバイシズ、第１ＥＤ−２７巻、第２号、第４
２０頁、　１９８０年２月；フィジカル・レビューＢ、
第２９巻、第４号、第２０１０頁、　１９８４年２月１
５日；シン・ソリッド・フイルムズ、８９．第３４９頁
、　１９８２年等の文献に記載されている。　上記のア
プライド・フィジックス・レターズ、３８（１２）の文
献に述べられている如く、従来、雪かき効果は、異なる
型の化合物の成長中に、注入されている基板のドーパン
トを再分布させるために用いられている。例えば、Ｓ　
ｉ　Ｏ，の熱成長中に、Ｓ　ｉ　０２−８　ｉの界面に
近傍にドーパントが再分布される。他の上記文献に述べ
られている如き、貴金属類似金属（ｎｅａｒ−ｎｏｂｌ
ｅ　ｍｅｔａｌ）の珪化物の成長中にも、同様な効果が
生じる。従来、そのような技術は、半導体基板中のドー
パシトを再分布させる低温方法の１つとして提案されて
いる。

しかしながら、それらのドーパントは、初めにイオン注
入により基板中に導入され、そのイオン注入は、電気的
に活性のドーパントを生ぜしめ且つ構造体の損傷を除く
ために、高温によるアニール工程を必要とする。従って
、完全な素子を形成するためには、上記技術も、高温を
必要とする。

ドーパントを半導体基板上の層から該半導体基板中に導
入することについては、米国特許第４２７４８９２号及
び第４３５６６２２号の明細書並びにソリッド・ステー
ト・エレクトロニクス、第２３巻、第１１８１頁（１９
８０年）の文献に記載されているさ上記両米国特許明細
書に於ては、ドーパントを酸化工程により基板中に導入
する高温方法が用い−られている。それらの高温は、従
来の拡散技術に於て用いられているものと同様であり、
従来ＡｓＩ　　　　　　及びＰの如きドーパントは、高
温を用いなければ、シリコン基板中に導入されないと考
えられていた。

上記のソリッド・ステート・エレクトロニクスの文献に
於ては、ドープされた金属層がシリコン基板上に直接付
着され、上記金属層は上記基板とともに金属珪化物を形
成する。この化合物の形成により、金属層から下のシリ
コン基板中にドーパントが拡散されて、珪化物とシリコ
ンとの界面の近傍に於てドーパントの濃度が増加する。

しかしなから、その化合物の形成中に、基板自体が過度
に消費され、これはＶＬＳＩに於て用いられる極めで浅
いドープ領域を形成する場合には不適当である。

従って、従来技術は、既に存在するドーパントを再分布
させるために雪かき効果を用いること、及びシリコン基
板上の層から該シリコン基板中にドーパントを拡散する
ことについて記載しているが、数百オングストローム以
下の極めて浅いドープ領域を基板中に低温で形成し、し
かもそのドープ領域の形成中に上記基板を消費しない技
術にっバは何ら提案５ていない・　　　　　　　　　　
　　　　　　・１００発明が解決しようとする問題点 本発明は、トランジスタ、ダイオード、接点等のＶＬＳ
Ｉ素子を含む極めて小さな構造体を形成するために特に
適しており、高温によるアニール工程を必要とせずに、
例えばシリコン半導体の如き基板中に、ｎ型又はＰ型の
ドーパントを導入することにより、約３００人を超えな
い深さを有するドープ領域を、約７００℃よりも低い処
理温度で形成することができる、基板中に所望のドーパ
ント濃度を有する極めて浅いドープ領域を低温で形成す
るための方法を提供することである。

Ｅ８問題点を解決するための手段 本発明は、基板中に極めて浅いドープ領域を形成するた
めの方法に於て；１つの層が金属原子を含み、少くとも
１つの層が上記基板中にドーパントとして導入されて上
記ドープ領域を形成する元素を含み、約７００℃よりも
低い温度で処理されて金属化合物を形成することができ
る少くとも２つの層を上記基板の上面に付着して多層構
造体を形成し；上記多層構造体を約７００℃よりも低い
温度で処理して上記金属化合物を形成することにより、
上記元素を放出し且つ上記基板の方向に移動して上記ド
ーパントを上記基板の方向に押出す界面を形成し；上記
ドーパントが上記基板の上面から約３００人を超えない
距離に押出される迄上記界面を上記基板の方向に移動さ
せるために充分な時間の間、上記処理を続けることを含
む；ドープ領域の形成方法を提供する。

基本的には、本発明の方法は、基板上に少くとも２つの
層を設け、それらの層を反応させて金属化合物を形成し
、雪かき効果により上記の１つ又はそれ以上の層に於け
るドーパントを上記基板中に押出させて、上記基板中に
極めて浅いドープ領域を形成することを含み、上記金属
化物は極めて低い温度で形成される。浅いドープ領域は
、半導体中にｐ−ｎ接合を形成するため、障壁の高さを
調節するため、ドープされた半導体に接点（オーム接点
の如き）を設けるため等に用いることができる。バイポ
ーラ・トランジスタ、ＦＥＴ、ショットキ障壁ダイオー
ド、及び接点の如き素子をこの技術により形成すること
ができ、この技術は、約３００人を超えない深さのドー
プ領域を約７００℃よりも低い温度で設けることを特徴
とする。

好ましくは、ドープ領域の深さは約２５０人を超えない
深さであり、低温は約５００℃よりも低い温度である。

金属化合物を形成するために用いられる基板上の層は、
そのような化合物を約７００℃よりも低い温度で形成す
るように選択さ、れ、上記化合物は、該化合物を形成す
る基板上の１つ又はそれ以上の層に於けるドーパントが
放出されて上記基板中に押出され即ち雪かきされる程度
に、雪かき効果を示すものであるように選択される。例
えば、単結晶シリコン半導体基板中に極めて浅いドープ
領域を形成するために上記技術が用いられたが、その場
合には、金属珪化物の化合物の形成により雪かき効果が
生じ、成長している珪化物領域の界面がドーパントを上
記シリコン基板中に押出すために用いられた。

イ　　　　　　　　この技術により、・型及びＰ型の両
方のドープ領域を基板（ｎ型又はｐ型のいずれにドープ
されていてもよい）中に形成することができ、又基板上
の層に存在するドーパントの量及び金属化合物を形成す
るために用いられた時間及び温度に応じてドーパント濃
度を変化させることができる。

Ｆ、実施例 本発明の方法に於ては、極めて浅いドープ領域を形成す
べき基板上に、複数の層を付着する。それらの層は、上
記基板と上記層とより成る構造体を約７００℃よりも低
い温度、好ましくは約５００’Ｃよりも低い温度でアニ
ールしたときに、金属化合物を形成するように選択され
る。更に、それらの層は、上記金属化合物を形成するこ
とにより、それらの層の１つを経て上記基板の方向に移
動し且つそれらの層の少くとも１つに於けるドーパント
を上記基板の方向に放出して該基板中に押出す界面を形
成するように選択される。即ち、成長している金属化合
物の界面が基板の方向にそして基板中へ移動するとき、
上記金属化合物を形成している層からのドーパントが上
記基板中に押出され　　　　　ンる。

顕著な雪かき効果が低温で生じて、基板中に極めて浅い
ドープ領域が形成されるように、金属化合物を形成し得
ることが発見された。その場合、ドーピング濃度を予め
決定することができ、例えば１０２１キヤリア／ａｌの
高い濃度にすることができる。幾つかの適当なドーパン
トは、シリコンの如き基板中に拡散するために概して高
温（１０００℃程度）を要するＡｓ、Ｓｂ、及びＰの如
きｎ型ドーパント、並びにＢの如きｐ型ドーパントであ
る。

第１図は、基板はシリコンであり、金属化合物は基板上
の金属層及びシリコン層をアニールすることにより形成
される金属珪化物である、本発明の方法の一実施例を示
している。工程（Ａ）に於て、基板１０は、ｎ型又はｐ
型にドープされた単結晶シリコン層である。基板１０は
又、真性材料であってもよいことは勿論である。。基板
１０上に、ｎ型にドープされた多結晶シリコン層（又は
、非晶質シリコン層）１２を付着する。これは、低温に
よる、化学的気相付着又は層１２のみへのイオン注入等
の幾つかの周知の方法のいずれかによって行うことがで
きる。多結晶シリコン層１２に用いられるｎ型ドーパン
トは、例えば、周知のＡｓ、ｓｂ、及びＰである。ｐ型
ドーパントが必要である場合には、Ｂの如きドーパント
が用いられる。

工程（Ｂ）に於て、多結晶シリコン層１２上に金属層１
４を付着する。金属珪化物の化合物を形成するためには
、金属層１４の金属が貴金属又は貴金属類似金属である
ことが好ましい。それらの適当な金属は、例えば、Ｐｔ
、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉ　ｒ及びＲｈである。既に調べた耐熱
金属（Ｔｉ、Ｔａ、及びＶ）は認められる雪かき効果を
有する珪化物を何ら生じなかったが、他の耐熱金属の珪
化物は良好に用いられるかも知れない。しかしながら、
それらの珪化物を形成するためには、より高い温度（５
００乃至７００℃）が通常必要である。

工程（Ｃ）は、多結晶シリコン層１２と金属層１４とが
化合して金属珪化物層１６を形成する、アニール工程を
示している。これは、層１２及び１４を消費し、基板の
方向に移動する界面１８を生じる。このアニール工程は
、工程（Ｃ）に於て参照番号２ｏにより示されている如
く、多結晶シリコン層１２に於けるドーパントが雪かき
されるように金属珪化物の成長を促進させるために丁度
充分な温度で行われる。勿論、ドーパントは、多結晶シ
リコン層１２中でなく金属層１４中に存在していてもよ
く、又は層１２及び１４の両方に存在していてもよい。

アニーリングは、例えば、加熱炉、閃光ランプ、レーザ
等の任意の手段で行うことができる。重要なことは、金
属化合物が形成されることであり、これはアニーリング
（即ち、加熱）工程によって最も容易に達成される。移
動する界面を有する金属化合物を形成するすべての低温
工程を本発明の方法に於て用いることができる。

層１２及び１４のドーピングは、シリコンを含む気体の
種とともにドーパントを含む気体の種を化学的に気相付
着することにより、或はドーパンＪ　　　　　　ト及び
シリコンの種を物理的に気相付着（蒸着又はスパッタリ
ング）することにより、又は化学的及び物理的気相付着
の組合わせにより行うことができる。

又、それらの層１２及び１４のドーピングは、付着中又
は付着後のイオン注入によっても行うことができる。こ
れは、ドーパントを多結晶シリコン層１２中に所望の深
さに導入することができるという利点を有している。単
結晶シリコンの界面の近傍まで（しかしながら、完全に
多結晶シリコン層１２の範囲内に）注入することにより
、多結晶シリコン層及び金属層の厚さ、その結果得られ
る金属珪化物層、並びに金属珪化物層の形成及び雪かき
に関するアニール時間を減少させることができる。イオ
ン注入は、ドーピング・レベルを良好に制御する。更に
、イオン注入は多結晶シリコン層１２中にだけ行われる
ので、イオン注入による損傷が単結晶シリコンＪｉｌＯ
中に生じない。従って、高温によるアニール工程が不要
であり、この方法は真に低温によるドーピング技術であ
る。

工程（Ｄ）に於て、アニール工程が更に続けら　　　　
　　・アれ、金属層１４は未だ残っているが、多結晶シ
リコン層１２は金属珪化物層１６が形成されることによ
り完全に消費されている。アニーリングが充分に行われ
且っ層１２及び１４の初めの厚さが適切に選択されてい
る場合には、金属珪化物層１６の界面１８が多結晶シリ
コン層１２を経て単結晶シリコン基板１０中に前進して
、初めの単結晶シリコン基板１０の上面から成る小さな
距離だけ内側に、新しい金属珪化物とシリコンとの界面
が形成される。そのような場合には、多結晶シリコン層
１２中に初めに導入されたドーパントの大部分が、前進
している金属珪化物とシリコンとの界面の前面に雪かき
されて、基板ｌｏ中にドープ領域が形成される。基板１
ｏの上面中へのドープ領域２２の深さは、数百オングス
トローム以下であり、典型的には約３００人又はそれ以
下である。ドープ領域２２に於けるドープ濃度は、基板
１ｏの初めのドープ・レベル及び層１２に存在していた
ドーパントの量に依存する。

工程（Ｅ）に於て、ドープ領域２２の導電型は、基板１
０の導電型と同一でも、反対でもよい。従って、接点又
はＰＮ接合を形成することができる。

例えば、浅いドープ領域２２を高濃度（１０２ｏキヤリ
ア／ｄよりも多量）にドープして、オーム接点を形成す
ることができ、又浅いドープ領域２２を種々のドーパン
ト濃度にドープして、整流接点ショットキ接点等を設け
ることができる。

金属層１４及び金属珪化物層１６を化学的に除去しない
場合には、電気的特性を選択し得る、素子の接点として
それらを用いることができる。シリコン基板１０の導電
型及び多結晶シリコン層１２のドーパント不純物に応じ
て、低抵抗のオーム接点（Ｎ型Ｓｉ層上のＮ型多結晶シ
リコン層）又は浅いＰＮ接合（Ｎ型Ｓｉ層上のＰ型多結
晶シリコン層）を形成することができる。多結晶シリコ
ン層１２のドーピングが低濃度である場合には。

雪かきされるドーパントの量が減少するので、実際のド
ーピング・レベルに従って成る範囲内に調節し得る電気
的特性を有するショットキ・ダイオードを形成すること
ができる。

そのような場合には、自己整合されたオーム接点又はＰ
Ｎ接合を得るために、金属層を付着する前に、多結晶シ
リコン層１２を画成することができる。更に、低抵抗率
を有する金属珪化物層１６をパターン化して、相互接続
導体の一部を形成することもできる。

多結晶シリコン層１２をドープする代りに、付着された
金属層１４をドープしても、又は多結晶シリコン層の代
りに非晶質シリコン層を用いても、同様な結果を得るこ
とができる。

所望ならば、単結晶シリコン基板］０の表面に極めて浅
いドープ領域２２が残されるように、残っている金属層
１４及び金属珪化物層１６を基板１０の表面から化学的
に除去してもよい。それから、本発明の方法及び他の半
導体素子の製造方法を含む他の処理工程を用いて、更に
トランジスタ並びに多層素子及び超格子素子の如き、素
子の層及び構造体を形成することができる。

第１図の例に於ては、基板１０中にドーパント４　　　
　　　　を雪かきする・移動する界面１８を有する金属
珪化物層１６を生せしめるために、２つの層１２及び１
４が用いられた。しかしながら、その金属化金物を生せ
しめるために、２つ以上の層（材料）を用いることもで
き、その化合物は珪化物でなくでもよい。しかしながら
、貴金属及び貴金属類似金属の珪化物を用いることが有
利であり、それらの化合物は、極めて低い温度で形成す
ることかでき、又基板を効率的にドープするために充分
な雪かき効果を有している。それらの化合物は、金属珪
化物を形成するという利点を有している他に、第２図及
び第３図から理解されている如く、多結晶シリコンの導
電路の抵抗値を減少させるためそして相互接続体及び接
点を設けるために用いることができる。更に、第１図に
示されている技術は、（１１１）及び（１００）の如き
種々の結晶構造を有するシリコン基板１０を用いた場合
でも有用である。

この方法の実施例に於て、雪かきされたドーパントの大
きな百分率（５０％よりも大きい）が基板１０に於て電
気的に活性のドーパントであることが解った。そのよう
な結果は、低温（２５０℃　　　　　子の如き）に於て
も生じ、これは、ドーパントがイオン注入により導入さ
れるときに電気的に活性のドーパントを生ぜしぬるため
に高温によるボースト・アニール工程が用いられる場合
と対照的である。同一のドーパント（Ａｓ、Ｓｂ、Ｐ、
Ｂ等）を同一の基板中に拡散及びイオン注入により導入
する場合には高温を要することを考えると、その低温で
の成功は驚くべきことである。

ドーパントを、基板１０の上面中に、制御された浅い深
さに導入するために、雪かき効果を用いることができる
。従って、基板の初めの幾つかの層に欠陥（転位等の如
き）又は微量不純物が存在している場合には、それらの
欠陥及び不純物を通り越して基板中にドーパントをドラ
イブするために雪かき効果を用いることができる。この
ようにして、完全で均一な、極めて浅いドープ領域を、
基板１ｏ中に所望の深さに形成することができる。

金属層１４は、金属化合物が形成される前に、層１２の
厚さ全体が消費されるようにするために必要な最小限の
厚さを有する。典型的には、金属層１４の厚さは、層１
２のすべてを消費し且つ成長している界面が基板１０中
に延びるようにするために必要な厚さよりも厚い。これ
は、前述の如く、基板中に浅いドープ領域を生ゼしめる
ために、ドーパントが、基板の表面に存在する微量不純
物又は欠陥を通り越して雪かきされるようにする。

勿論、基板の上面が適切である場合には、所望ならば（
例えば、単結晶シリコン基板１０が少しでも消費されな
いようにするためには）、金属珪化合物の界面を基板の
表面で停止させてもよい。

雪かき効果を用いて不純物を導入するためには、初めに
層１２及び１４の厚さを、金属珪化物の界面が基板１０
中に所望の深さに延びるように、金属珪化物の相に関し
て決定する。次に、移動する界面が停止する位置を決定
するために、アニール条件（温度及び時間）を設定する
。金属層１４が完全に消費されれば、アニーリングが継
続されても、金属珪化物の界面の深さは変化しない。従
って、初めに層１２及び１４の適切な厚さを決定するこ
とにより、金属珪化物の界面の最終的位置が良好に制御
される。

前述の如く、基板中に導入されるドーパントの量を決定
するために、層１２及び１４のドープ量及び厚さを用い
ることができる。例えば、層１２中のドーパントの１０
％が基板１０中に雪かきされるものと仮定して、基板中
に１００人の深さの領域に約１０１１１キヤリア／ａｌ
のレベルに５ドープしたい場合には、多結晶シリコン層
１２を約２×１０１＠キヤリア／ｄのレベルにドープす
る。このドープ・レベルは、厚さ５００人の層１２を化
学的気相付着によりドープすること又は１０”／ａ！の
注入量で注入することによって得ることができる。

基板のドープ・レベルを数オーダーの大きさだけ増加さ
せるために、又は初めに真作材料をドープするために、
雪かき効果を用いることができる。

初めに基板がドープされている場合には、雪かき効果に
より、浅い領域に縮退的にドープすることができる。又
、多結晶シリコン層１２のドープ・レベルを１０２０キ
ヤリア／ｄよりも高く増加させれば、基板中に１０１８
キヤリア／ａＪよりも高いドープ・レベルを生ゼしめる
ことができる。多結晶シリコン層１２は、一般的には約
３００人の厚さを有し、例えば１００乃至５００人の厚
さを有することかできる。従って、層１２のドープ・レ
ベルを変化させることによって、浅いドープ領域２２の
Ｙ−パント濃度を平均に所望の量に変化させることかで
きる。

以上の説明に於ては、適当な基板１０として単結晶シリ
コンを用いたが、本発明の方法は、Ｇｅの如き他の半導
体の基板にも有用である。

更に、極めて低い温度で形成することができ、且つ雪か
き効果を示す金属化合物は、金属珪化物たけではない。

金属層１４を、ドープされた多結晶シリコン層１２でな
く、ドープされたＧｅ層と組合せて、金属珪化物層１６
でなく、ゲルマニウム化物の化合物層を形成してもよい
。又、金属層１４を化合物半導体（ｍ−ｖ族又は■−■
族）と反応させて、金属と半導体の成分が結合した新し
い化合物を形成してもよい。例えば、層１２にＧａ　　
　　　　　）Ａｓを用い、金属層１４にＰｄを用いるこ
とかできる。ＰｄとＧａとの金属化合物が形成されると
。

き、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層中のＡｓは、遊離して、基板１０
中に埋込められるドーパントとして働く。ＧａＡｓ上に
於けるＰｄの化学については、ジャーナル・オン・バキ
ューム・サイエンス・テクノロジＢｌ　（３）、第５８
８頁、１９８３年７月７９月の文献に詳述されている。

層１２がＧ　ａ　Ａ　ｓである場合に層１４に用いるこ
とができるもう１つの適当な金属はｐｔである。ｐｔと
Ｇ　ａ　Ａ　ｓとの化学については、アプライド・フィ
ジックス、５４（３）、第１４０４頁、１９８３年３月
の文献に記載されている。それらの材料を用いた場合に
は、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層からＡｓが遊離して、その遊離し
たＡＳが基板１０中に雪かきされることになる。

以上の説明から、基板中に雪かきされるべきドーパント
は、層１２及び１４のいずれか１方又は両方に於けるド
ーパントとして存在することができる、又はそれらの層
の一方を成す材料の主要成分（Ｇａと化学量論的に結合
してＧ　ａ　Ａ　ｓを形成するＡｓの如き）であっても
よい。

本発明の方法の実施に於て、金属化合物形成工程中に消
費される層（多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層１
２の如き）が設けられる。これは、金属化合物の界面を
基板１０の方向にそして更に該基板の上面中に移動させ
るために、又基板１０が余分に消費されないようにする
ために重要である。例えば、層１２を用いずに、金属層
を直接シリコン基板１０上に付着した場合には、アニー
リングにより、金属層とシリコン基板との間に反応が生
じ、ドーパントが基板中に導入される間に多量の基板（
金属層１４の厚さに匹敵する）が消費される。これは、
前述のソリッド・ステート・エレクトロニクスの文献に
記載の技術に於て生じる問題の１つである。更に、金属
珪化物は本発明に於て用いられる特に良好な化合物であ
るが、すべての金属珪化物が良好に働く訳ではない。貴
金属及び貴金属類似金属の珪化物は良好に働いて、低温
で化合物を形成する。これに対して、耐熱金属の珪化物
は、形成するために高温を要し、又顕著な雪かき効果を
示さない（前述のフィジカル・レビューＢの文献を参照
）。それらの異なる型の金属珪化合物中に於ける同一の
ドーパントの溶解度は同様であっても、耐熱金属珪化物
は、貴金属及び貴金属類似金属の珪化物の場合径の雪か
き効果を生じない。これは、前述のフィジカル・レビュ
ーＢの文献に記載されている如く、金属珪化物の成長に
於けるメカニズムによって成る程度説明される。

第２図及び第３図は、本発明の方法を用いることができ
る素子を示している。第２図の埋込コレクタ型バイポー
ラ・トランジスタ構造体及び第３図のＦＥＴ型素子が代
表例として選択されたが、本発明の方法は他の構造体及
び素子を形成するためにも用いることができる。

第２図に於て、Ａ　ｎ　−Ｃｕの如き金属より成る、ベ
ース接点Ｂ、エミッタ接点Ｅ、及びコレクタ接Ｃが示さ
れている６拡散障壁として、Ｔｉ−Ｗｉ２４が用いられ
ている。このｎ−ｐ−ｎ型構造体イ　　　　　　　に於
ては、コレクタ領域はｎ型領域２７への接点であるｎ＋
＋埋込層２６より成り、エミッタ領域はｎ１型領域２８
より成る。ベース領域は、ｐ壁領域３２の一部として形
成されたｐゝ型領領域３０り成る。絶縁領域３４は、隣
接する素子の間並びにエミッタ、ベース及びコレクタ接
点の間を電気的に分離する。基板３５はｐ型シリコン・
ウェハである。

この素子に於ては、下のドープ領域に接点を形成するた
めに、ＰｔＳｉ領域３６が用いられている。第２図の素
子の形成に於て、領域２８及び浅いドープ領域３０への
低抵抗接点が形成されるようにドーパントを雪かきする
ために、それらのＰｔＳｉ化合物を用いることができる
。

第３図は、ソース接点Ｓ、ゲート接点Ｇ、及びドレイン
接点りを含むＦＥＴを示している。、ＳｉＣ２の如き絶
縁領域３８が、隣接する素子の間、隣接する金属接点の
間、及びゲート接点Ｇの下に配置されている。Ｍ　ｘ　
Ｓ　ｉとして示され、ている金属珪化物接点４０は、ソ
ース及びドレイン領域であるｎ＋ｆｆ＋域４２に電気的
に接触している。基　　　　　　シ板４４はＰ型シリコ
ン・ウェハである。

金属珪化物接点４０の下に浅いｎ′″型領域４２を形成
するために、本発明の方法を用いることができる。例え
ば、領域４２を、金属珪化物接点のすぐ下の部分よりも
低いドーパント濃度を他の部分が有しているｎ型領域に
することができる。金属珪化物接点４０の形成中に、ｎ
型ドーパントが領域４２の上面中に雪かきされて、ｎ＋
型トド−ピング行われる。このようにして、金属珪化物
接点４０とすぐ下の雪かきされたドープ領域との間に、
オーム接点を形成することができる。

以上の説明に於ては、２元化合物を用いたが、３元又は
それ以上のオーダーの化合物の如き多相の化合物等も用
い得ることを理解されたい。更に、本発明の方法に於て
用いられる適当な金属珪化物は１例えば、遷移金属の珪
化物、黄土類金属の珪化物等であり、それらの遷移金属
は貴金属及び貴金属類似金属並びに耐熱金属を含む。

以上に於て、本発明の方法を特定の実施例について説明
したが、他の種々の変更も可能である。

Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉ　ｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ及びＮｉの如き
、貴金属及び貴金属類似金属は、低温に於て珪化物の如
き化合物を形成するので、好ましい。

例えば、ｐｔ及びＰｄは略２５０℃に於て珪化物を形成
し、殆どの耐熱金属はより高い温度（５００乃至７００
℃）に於て珪化物を形成する。又、これ迄に研究された
金属については、貴金属及び貴金属類似金属の珪化物は
、耐熱金属の珪化物の場合よりも強い雪かき効果を示す
。しかしながら、少くとも幾つかの耐熱金属が１本発明
の方法に於て有用な珪化物、又は有効な雪かき効果を示
す他の化合物を形成するものと考えられる。Ｃｒ及びＴ
ｉの如き耐熱金属は適当な金属として用いることができ
る。又、Ｅｒ及びＳｍの如き黄土類金属も用いることが
できる。

多結晶シリコン層１２のための適当な材料として、Ｓｉ
、Ｇｅ及びＧ　ａ　Ａ　ｓを挙げたが１本発明の方法の
原理に従って他の材料を選択することも可能である。例
えば、層１２は、ＩｎＰの如き、ＧａＡ、ｓ以外の■−
■族化合物より成ってもよい。

層１２のための他の適当な材料には、ＣｄＴｅ及びＺｎ
５ｅの如きｎ−ＶＩ族化合物等がある。これらの■−■
族及びＩＩ−ＶＩ族の層１２とともに用いられる金属層
１４は、例えばｐｔ及びＰｄより成る。

本発明の方法の実施に於て、ドーパントは、層１２中の
ドーパント（多結晶シリコン中のｐ型ドーパントの如き
）であっても、層１２中の主要成分（ＧａＡｓ中のＡｓ
の如き）であってもよい。

又、基板をドープするために用いられる元素が、Ｇ　ａ
　Ａ　ｓ中のＺｎドーパントの如く、ｍ−ｖ族又はＩＩ
−Ｖｌ族化合物中のドーパントとして存在することもで
きる。金属及び／若しくはＧａ及びＡｓの間で金属化合
物が形成される間に、Ｚｎが放出されて、基板中に押込
まれる。発光ダイオード等を含む種々の素子の形成に於
て任意の種類のドーパントで基板をドープするために、
本発明の方法を用いることができる。

Ｇ１発明の効果 Ｉ　　　　　　　本発明によれば、トランジスタ、ダイ
オード、接点等のＶＬＳＩ素子を含む極めて小さな構造
体を形成するために特に適しており、高温によるアニー
ル工程を必要とせずに、例えばシリコン半導体の如き基
板中に、ｎ型又はｐ型のドーパントを導入することによ
り、約３００人を超えない深さを有するドープ領域を、
約７００℃よりも低い処理温度で形成することができる
、基板中に所望のドーパント濃度を有する極めて浅いド
ープ領域を低温で形成するための方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はドープされていない又はドープされている（ｎ
型又はｐ型）基板中に極めて浅いドープ領域を形成する
ための本発明の方法の処理工程を示す図、第２図はバイ
ポーラ・トランジスタに極めで浅いドープ領域を形成す
るために本発明の方法を用いた場合を示す図、第３図は
ＦＥＴに極めて浅いドープ領域を形成するために本発明
の方法を用いた場合を示す図である。 １０・・・・ｎ型又はｐ型にドープされた単結晶シリコ
ン基板、１２・・・・ｎ型にドープされた多結晶、１．
っｙＭ（ヵよ□１，３．□、１４．’・デ・・金属層、
１６・・・・金属珪化物層、１８・・・・金属珪化物層
の界面、２０・・・・雪かきされているドーパント、２
２・・・・浅いドープ領域、２４・・・・Ｔｉ−Ｗ層、
２６・・・・ｎ＋＋埋込層（コレクタ領域）。 ２７・・・・ｎ型領域、２８・・・・ｎ“型領域（エミ
ツ。 夕領域）、３０・・・・Ｐ＋型領域（ｎ型領域３２の一
部、ベース領域）、３２・・・・ｎ型領域、３４゜３８
・・・・絶縁領域、３５．４４・・・・基板（ｐ型シリ
コン・ウェハ）、３６・・・・ＰｔＳｉ領域、４０・・
・・金属珪化物接点、４２・・・・ｎ＋型領領域ソー巣
及びドレイン領域）、Ｂ・・・・ベース接点、Ｅ・・・
・エミッタ接点、Ｃ・・・・コレクタ接点、Ｓ・・・・
ソース接点、Ｇ・・・・ゲート接点、Ｄ・・・・ドレイ
ン接点。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名） ２２−浅し・トープ令頁域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板中に極めて浅いドープ領域を形成するための方法に
   於て、 １つの層が金属原子を含み、少くとも１つの層が上記基
   板中にドーパントとして導入されて上記ドープ領域を形
   成する元素を含み、７００℃よりも低い温度で処理され
   て金属化合物を形成することができる、少くとも２つの
   層を上記基板の上面に付着して多層構造体を形成し、 上記多層構造体を７００℃よりも低い温度で処理して上
   記金属化合物を形成することにより、上記元素を放出し
   且つ上記基板の方向に移動して上記ドーパントを上記基
   板の方向に押出す界面を形成し、 上記ドーパントが上記基板の上面から３００Åを超えな
   い距離に押出される迄上記界面を上記基板の方向に移動
   させるために充分な時間の間、上記処理を続けることを
   含む、 ドープ領域の形成方法。