[发明专利]等离子掺杂方法和等离子处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将杂质导入例如半导体衬底的固体样品的表面的等离子掺杂方法和用于等离子处理样品的等离子处理装置。

背景技术

作为一种把杂质导入固体样品的技术，等离子掺杂方法已知用较低的能量离子化杂质和将离子化的杂质导入到固体内(例如，参考专利文献1)。图9显示了作为专利文献1中描述的杂质导入方法的相关技术的用于等离子掺杂方法的等离子处理装置的通常配置。在图9中，用于安放硅衬底组成的样品9的样品电极6设置在真空室1中。在真空室1中设置有气体供应装置2，用来供应例如B₂H₆的掺杂的稀有原料气体；和用来降低真空室1内部的压力的泵3，以保持真空室1的内部处于恒定的压力。微波经由作为介电窗的石英板42从微波波导管41辐射到真空室1。微波和电磁体43形成的DC磁场的相互作用在真空室1内形成高磁场微波等离子体44(电子回旋共振等离子体)。样品电极6经由电容器45连接高频电源10，以控制样品电极6的电压。从气体供应装置2供应的气体从气体流出孔46导入到真空室1内，且从排气口11排出到泵3内。

在这样配置的等离子处理装置中，从气体入口46导入的例如B₂H₆的掺杂原料气体，被包括微波波导管41和电磁体43在内的等离子体发生装置转变成等离子体，且等离子体44内的硼离子通过高频电源10导入样品9的表面内。

在杂质已导入其上的样品9上形成金属线路层之后，在预设的氧化气氛中薄氧化膜在金属线路层上形成，接着通过使用CVD装置或类似的装置在样品9上形成新电极，以获得例如MOS晶体管。

在通常的等离子处理装置领域内，包括活门(gate shutter)的等离子处理装置是公知的(例如，参考专利文献2)。图10显示了专利文献2描述的相关领域干蚀刻装置的一般配置。在图10中，样品经由真空室1的贯通门(门通道)51被传送到真空室1内，然后样品被安放在真空室1内的样品电极6上，且在真空室1内的样品上进行等离子处理。作为真空室的反应室1包括盖子52，当作为样品的半导体晶片在作为真空室的反应室1内处理时，其通过覆盖作为反应室内的门通道51的开口的反应室的开口，来防止反应产物聚集在门通道51。盖子52包括防护板53和防护板53安放其上的基座54。防护板53是沿反应室1的内壁1b形成的带状薄板，且具有的宽度尺寸大于反应室开口的宽度尺寸，以覆盖整个反应室的开口。数字55表示预备室，56表示门阀，57表示传送臂，并且58表示驱动装置。(具有星号(*)的组件的描述被省略)

专利文献1：美国专利No.4912065

专利文献2：日本专利文献JP-A-10-199957

发明内容

本发明要解决的问题

相关技术存在的问题是导入到样品平面的杂质的导入量(剂量)的均匀度较差。气体流出孔46被设置成各向异性，因此剂量在靠近气体流出孔46的位置较大而在远离流出孔46的位置较小。另一个问题是由于贯通门(未示出)的影响导致的剂量的变化。

因此，已经尝试通过使用专利文献2中描述的等离子处理装置进行等离子掺杂，结果是活门被驱动时产生微粒。

本发明考虑以上情况而完成。本发明的目的是提供一种在导入到样品表面的杂质的浓度均匀性方面优秀的等离子掺杂方法，和能均匀地进行样品的等离子处理的等离子处理装置。

解决问题的手段

本发明提供的等离子掺杂方法包括以下步骤：经由真空容器的贯通门将样品传送到真空室内；将样品安放在真空室内的样品电极上；将真空室的内部排空，同时几乎各向同性地从与样品相对的表面朝样品吹气体；在真空室内产生等离子体，同时将真空室内部控制在预定的压力；和使等离子体内的杂质离子与样品的表面碰撞，以把杂质离子导入样品的表面；其中贯通门在等离子体产生时被活门盖住。

采用该设置，可以提供一种在导入到样品的表面的杂质的浓度均匀性方面优秀的等离子掺杂方法。

根据本发明的等离子掺杂方法优选地通过用高频电供应等离子源而在真空室内产生等离子体。利用该设置，可以高速进行等离子掺杂，同时保持导入样品表面的杂质的均匀性。

如果样品是硅制成的半导体衬底，根据本发明的等离子掺杂方法是特别有用的等离子掺杂方法。如果纯净物是砷、磷、硼、铝或锑，该等离子掺杂方法特别有用。

利用该设置，可以制造超细微硅半导体装置。