[發(fā)明專利]等離子摻雜方法和等離子處理裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680010228.2
• 申請(qǐng)日: 2006-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN101151709A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧村智洋;佐佐木雄一朗;岡下勝己;水野文二;伊藤裕之;中山一郎;金成國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/265
• 分類號(hào): H01L21/265;H01L21/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 肖鸝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將雜質(zhì)導(dǎo)入例如半導(dǎo)體襯底的固體樣品的表面的等離子摻雜方法和用于等離子處理樣品的等離子處理裝置。

背景技術(shù)

作為一種把雜質(zhì)導(dǎo)入固體樣品的技術(shù)，等離子摻雜方法已知用較低的能量離子化雜質(zhì)和將離子化的雜質(zhì)導(dǎo)入到固體內(nèi)(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。圖9顯示了作為專利文獻(xiàn)1中描述的雜質(zhì)導(dǎo)入方法的相關(guān)技術(shù)的用于等離子摻雜方法的等離子處理裝置的通常配置。在圖9中，用于安放硅襯底組成的樣品9的樣品電極6設(shè)置在真空室1中。在真空室1中設(shè)置有氣體供應(yīng)裝置2，用來供應(yīng)例如B₂H₆的摻雜的稀有原料氣體；和用來降低真空室1內(nèi)部的壓力的泵3，以保持真空室1的內(nèi)部處于恒定的壓力。微波經(jīng)由作為介電窗的石英板42從微波波導(dǎo)管41輻射到真空室1。微波和電磁體43形成的DC磁場(chǎng)的相互作用在真空室1內(nèi)形成高磁場(chǎng)微波等離子體44(電子回旋共振等離子體)。樣品電極6經(jīng)由電容器45連接高頻電源10，以控制樣品電極6的電壓。從氣體供應(yīng)裝置2供應(yīng)的氣體從氣體流出孔46導(dǎo)入到真空室1內(nèi)，且從排氣口11排出到泵3內(nèi)。

在這樣配置的等離子處理裝置中，從氣體入口46導(dǎo)入的例如B₂H₆的摻雜原料氣體，被包括微波波導(dǎo)管41和電磁體43在內(nèi)的等離子體發(fā)生裝置轉(zhuǎn)變成等離子體，且等離子體44內(nèi)的硼離子通過高頻電源10導(dǎo)入樣品9的表面內(nèi)。

在雜質(zhì)已導(dǎo)入其上的樣品9上形成金屬線路層之后，在預(yù)設(shè)的氧化氣氛中薄氧化膜在金屬線路層上形成，接著通過使用CVD裝置或類似的裝置在樣品9上形成新電極，以獲得例如MOS晶體管。

在通常的等離子處理裝置領(lǐng)域內(nèi)，包括活門(gate?shutter)的等離子處理裝置是公知的(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。圖10顯示了專利文獻(xiàn)2描述的相關(guān)領(lǐng)域干蝕刻裝置的一般配置。在圖10中，樣品經(jīng)由真空室1的貫通門(門通道)51被傳送到真空室1內(nèi)，然后樣品被安放在真空室1內(nèi)的樣品電極6上，且在真空室1內(nèi)的樣品上進(jìn)行等離子處理。作為真空室的反應(yīng)室1包括蓋子52，當(dāng)作為樣品的半導(dǎo)體晶片在作為真空室的反應(yīng)室1內(nèi)處理時(shí)，其通過覆蓋作為反應(yīng)室內(nèi)的門通道51的開口的反應(yīng)室的開口，來防止反應(yīng)產(chǎn)物聚集在門通道51。蓋子52包括防護(hù)板53和防護(hù)板53安放其上的基座54。防護(hù)板53是沿反應(yīng)室1的內(nèi)壁1b形成的帶狀薄板，且具有的寬度尺寸大于反應(yīng)室開口的寬度尺寸，以覆蓋整個(gè)反應(yīng)室的開口。數(shù)字55表示預(yù)備室，56表示門閥，57表示傳送臂，并且58表示驅(qū)動(dòng)裝置。(具有星號(hào)(*)的組件的描述被省略)

專利文獻(xiàn)1：美國專利No.4912065

專利文獻(xiàn)2：日本專利文獻(xiàn)JP-A-10-199957

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

相關(guān)技術(shù)存在的問題是導(dǎo)入到樣品平面的雜質(zhì)的導(dǎo)入量(劑量)的均勻度較差。氣體流出孔46被設(shè)置成各向異性，因此劑量在靠近氣體流出孔46的位置較大而在遠(yuǎn)離流出孔46的位置較小。另一個(gè)問題是由于貫通門(未示出)的影響導(dǎo)致的劑量的變化。

因此，已經(jīng)嘗試通過使用專利文獻(xiàn)2中描述的等離子處理裝置進(jìn)行等離子摻雜，結(jié)果是活門被驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生微粒。

本發(fā)明考慮以上情況而完成。本發(fā)明的目的是提供一種在導(dǎo)入到樣品表面的雜質(zhì)的濃度均勻性方面優(yōu)秀的等離子摻雜方法，和能均勻地進(jìn)行樣品的等離子處理的等離子處理裝置。

解決問題的手段

本發(fā)明提供的等離子摻雜方法包括以下步驟：經(jīng)由真空容器的貫通門將樣品傳送到真空室內(nèi)；將樣品安放在真空室內(nèi)的樣品電極上；將真空室的內(nèi)部排空，同時(shí)幾乎各向同性地從與樣品相對(duì)的表面朝樣品吹氣體；在真空室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，同時(shí)將真空室內(nèi)部控制在預(yù)定的壓力；和使等離子體內(nèi)的雜質(zhì)離子與樣品的表面碰撞，以把雜質(zhì)離子導(dǎo)入樣品的表面；其中貫通門在等離子體產(chǎn)生時(shí)被活門蓋住。

采用該設(shè)置，可以提供一種在導(dǎo)入到樣品的表面的雜質(zhì)的濃度均勻性方面優(yōu)秀的等離子摻雜方法。

根據(jù)本發(fā)明的等離子摻雜方法優(yōu)選地通過用高頻電供應(yīng)等離子源而在真空室內(nèi)產(chǎn)生等離子體。利用該設(shè)置，可以高速進(jìn)行等離子摻雜，同時(shí)保持導(dǎo)入樣品表面的雜質(zhì)的均勻性。

如果樣品是硅制成的半導(dǎo)體襯底，根據(jù)本發(fā)明的等離子摻雜方法是特別有用的等離子摻雜方法。如果純凈物是砷、磷、硼、鋁或銻，該等離子摻雜方法特別有用。

利用該設(shè)置，可以制造超細(xì)微硅半導(dǎo)體裝置。