[发明专利]杂质的导入方法及其装置和半导体器件的制造方法

说明书

本发明涉及在低温区域(例如从250℃到极低温的温度区域)中把由原子或分子构成的杂质导入半导体衬底之类的固体样品的表面部分中去的杂质导入方法及其装置和应用上述杂质的导入方法的半导体器件的制造方法。

作为把杂质导入固体样品的表面部分中去的技术。例如，如USP4912065所示，人们知道一种使杂质离子化后用低能量导入固体中去的等离子体掺杂法。

以下，边参看图8边对作为现有的杂质导入方法的等离子体掺杂法进行说明。

图8示出了现有的等离子体掺杂法中所用的杂质导入装置的大略构成图。在图8中，10是真空槽、11是设于真空槽10的内部、且保持由将要导入杂质的比如说硅衬底构成的固体样品12的样品保持台、13是使真空槽10的内部减压的减压泵、14是向真空槽10内供给含有所希望的元素的掺杂气体比如说B₂H₆的源气输送管、15是连接到真空槽上的微波波导管、16是设于真空槽10与微波波导管15之间的石英板、17是配置于真空槽10的外侧的电磁铁且微波波导管15、石英板16和电磁铁17构成了等离子体产生单元。另外，在图8中，18为等离子体区域，19是介以电容器20连到样品保持台上的高频电源。

在上述构造的杂质导入装置中，从源气输送管14导入的掺杂气体比如说B₂H₆用等离子体产生单元使之等离子化，该等离子体中的硼离子用高频电源19导入固体样品12的表面部分中去。

当在经过这样地处理而导入了杂质的固体样品12的上边形成了金属布线层之后，在规定的氧化气氛中在金属布线层的上边形成薄氧化膜，之后，当用CVD装置等等在固体样品12上边形成栅极电极后，就得到了比如说MOS晶体管。

但是，像由B₂H₆构成的掺杂气体那样含有当被导入到硅衬底之类的固体样品上去时则会变成为电气上活泼(化)的杂质的气体，一般说存在着危险性高这样的问题。

此外，等离子体掺杂法把含于掺杂气体中的所有的物质都导入固体样品中去。如以由B₂H₆构成的掺杂气体为例来说明，则虽然在导入到固体样品中去时有效的杂质只有硼，但氢也同时被导入到固体样品中去。当氢被导入到固体样品中去之后，就存在着在进行外延生长等等要连续进行的热处理时，将在固体样品中产生晶格缺陷的问题。

于是本申请的发明人等提出了采用把含有当导入固体样品中去时就将变为电性活泼的杂质固体配置于真空槽内的同时，通过在该真空槽内产生作为惰性或反应性气体的稀有气体的等离子体，并用该稀有气体的离子来溅射杂质固体，使杂质从该杂质固体中分离出来的方法。

图9示出了在应用含有杂质的杂质固体的等离子体掺杂法中所使用的杂质导入装置的概略性构成。在图9中，对于那些与已示于图8的构件相同的构件采用标以相同的标号而略去说明。

该杂质导入装置的特征是具备有保持含有杂质比如硼的杂质固体21的固体保持台22以及向真空槽10的内部导入稀有气体的稀有气体输送管23。当从稀有气体输送管23向真空槽10的内部导入比如说Ar气之后，该Ar气就用等离子体产生单元使之等离子体化，并用该Ar等离子体中的Ar离子，从杂质固体23中溅射硼。已被溅射的硼在混合于Ar等离子体中去变成为等离子体掺杂气体之后，被导入固体样品12的表面部分中去。

然而，在用上述那样的处理来进行等离子体掺杂时，虽然从杂质固体21中产生了杂质，但存在着所产生的杂质量不够且吞吐率不好的问题，和不能把杂质导入固体样品的表面部分中的极其接近表面的区域的问题。

有鉴于上述，本发明的第1个目的是在向真空槽内导入惰性或反应性气体以从杂质固体中产生杂质时增多所产生的杂质的量以提高吞吐率。本发明的第2个目的是使得可以把杂质导入固体样品的表面部分中的极其接近表面的区域中去。