[发明专利]等离子体掺杂方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及在试料表面导入杂质的等离子体掺杂方法以及装置。 

背景技术

例如在制造MOS晶体管时，在作为试料的硅基板表面形成薄的氧化膜，然后再由CVD装置等在试料上形成栅电极。之后，将该栅电极作为掩模，如上所述，通过等离子体掺杂方法导入杂质。通过杂质的导入，例如在形成有源漏极区域的试料上形成金属配线层，得到MOS晶体管。 

作为将杂质导入固体试料表面的技术，公知有将杂质离子化，用低能量导入固体中的等离子体掺杂方法(例如，参照专利文献1)。图5表示在所述专利文献1中记载的作为以往杂质导入方法中使用的等离子体处理装置的概略构成。在图5中，在真空容器101内设有用于承载由硅基板构成的试料107的试料电极106。设有向真空容器101内供应含有期望元素的掺杂原料气体、例如供应B₂H₆的气体供应装置102；对真空容器101内的内部进行降压的泵108，可以将真空容器101内保持为规定的压力。利用微波导波管121经过作为电介质窗口的石英板122，向真空容器101内放射微波。通过该微波与由电磁铁123形成的直流磁场的相互作用，在真空容器101内形成有磁场微波等离子体(电子回旋加速器共鸣等离子体)124。试料电极106经过电容器125与高频电源112连接，能够控制试料电极106的电位。并且，以往的电极与石英板122之间的距离，为200mm～300mm。 

在如此构成的等离子体处理装置中，被导入的掺杂原料气体例如B₂H₆，通过由微波导波管121以及电磁铁123构成的等离子体产生装置被等离子体化，等离子体124中的硼离子在高频电源112作用下被导入试料107的表面。 

作为在进行等离子体掺杂时使用的等离子体处理装置的形态，除了使用所述电子回旋加速器共鸣等离子体源以外，还公知有使用螺旋形波(helicon wave)等离子体源(例如参照专利文献2)，感应耦合型等离子体源(例如参照专利文献3)，平行平板型等离子体源(例如参照专利文献4)。 

专利文献1：美国专利4912065号公报 

专利文献2：日本特开2002-170782号公报 

专利文献3：日本特开2004-47695号公报 

专利文献4：日本特表2002-522899号公报 

但是，在这些现有方式中，存在着杂质导入量(剂量)的再现性差的问题。 

本发明人根据各种实验结果，发现了该再现性降低的原因是由于等离子体中的硼系原子团密度的增加。随着等离子体掺杂处理的进行，真空容器的内壁面上逐渐堆积含有硼的薄膜(硼系薄膜)。伴随其堆积膜厚的增加，在使用B₂H₆做掺杂原料气体的情况下，认为因为真空容器的内壁面上的硼系原子团的吸附概率逐渐减少，所以等离子体中的硼系原子团的密度逐渐增加。另外，等离子体中的离子被等离子体与真空容器内壁的电位差加速，利用通过撞击堆积于真空容器的内壁面的硼系薄膜而产生的溅射，向等离子体中供应的含硼粒子的量逐渐增加。因此，剂量逐渐增加。增加的程度非常大，数百次重复实施等离子体掺杂处理后的剂量，甚至为刚利用水以及有机溶剂清洗真空容器内壁后的等离子体掺杂处理时导入的剂量的约3.3～6.7倍。 

另外，伴随等离子体的产生或停止的真空容器内壁面的温度变动，也使内壁面上的硼系原子团的吸附概率产生变化。这也成为剂量的变动要因。 

发明内容

本发明鉴于所述现有的问题点，目的在于提供一种等离子体掺杂方法以及装置，能够高精度控制导入试料表面的杂质量，可得到再现性优良的杂质浓度。 

根据本发明的第一实施方式，提供一种等离子体掺杂方法， 

在真空容器内的试料电极上载置试料， 

一边向所述真空容器内供应等离子体掺杂用气体，一边使所述真空容器内排气，将所述真空容器内控制为等离子体掺杂用压力，同时使所述真空容器内的所述试料的表面与对置电极的表面之间产生等离子体，向所述试料电极供电(例如，高频或脉冲电)， 

在设所述试料表面中与所述对置电极相对一侧的表面的面积为S，所述试料电极与所述对置电极的距离为G时，在满足下式(1) 

[式1]