(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハーに半導体接合部を形成する方法であり、
ウエハーの表面にドーパント不純物原子をイオン注入すること、
下記のステップ、即ち
（ａ）リアクタチャンバにウエハーを導入し、チャンバ内に炭化水素処理ガスを導入するステップ、
（ｂ）ＲＦプラズマ動力源をチャンバに誘導的に結合させ、ウエハーにＲＦプラズマバイアス電力を印加するステップ、及び
（ｃ）前記バイアス電力を約２〜３ｋＷの範囲に設定し、前記チャンバ内の圧力を３ｍＴｏｒｒ〜２Ｔｏｒｒの範囲に維持しながら前記動力源を約４ｋＷを中心とする範囲に設定し、レーザー波長を含む波長範囲の光に対して０．３を超える吸光係数を有する非晶質の炭素層を前記ウエハーに堆積させるステップであって、堆積過程の間にウエハーを４７５℃未満に加熱すること、
により前記ウエハーに非晶質の炭素層を堆積させること、並びに
前記レーザー波長において動作するＣＷレーザーアレイからラインビームを発生させ、ラインビームをウエハー表面全体に亘ってラインビームに対して横方向に走査することにより、ウエハー表面の注入ドーパント原子をアニールし、前記ラインビームが、前記ラインビームの区域のウエハー表面温度を、５０マイクロ秒〜３ミリ秒の間１１５０〜１３５０℃を越える温度に上昇させるのに充分な電力を有していること
を含む、ウエハーに半導体接合部を形成する方法。
【請求項２】
さらに、ウエハー表面温度を５０マイクロ秒〜３ミリ秒の間１１５０〜１３５０℃を越える温度に上昇させるのに充分な電力を用いて、前記波長範囲を含む放射線スペクトルを有する広帯域光源で前記ウエハー表面を露光することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザー波長が８１０ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記広帯域光源が、３００〜１１００ｎｍの範囲の放射線スペクトルを有する広帯域放射線源フラッシュランプを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも約１０１０イオン／ｃｍ３のイオン密度を有する前記チャンバ内での高密度プラズマの使用を可能にするのに、前記チャンバ圧力が充分に低く、前記ＲＦ動力源が充分に大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バイアス電力が約２〜３ｋＷである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
処理ガスが、（ａ）アセチレン、（ｂ）プロピレンまたは（ｃ）トルエンのなかのいずれか１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
処理ガスが、トルエンと、（ａ）メタンまたは（ｂ）窒素のなかのいずれか１つとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記処理ガスに窒素ガスを加えることにより、更に、前記非晶質炭素層に窒素を含ませることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理ガスが、約９７％の炭化水素ガスと約３％の窒素を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
非晶質炭素層を堆積させるステップが更に、前記層の最終的な厚さを、前記ラインビームを１００％吸収するのに必要な最小限の厚さに制限することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記吸光係数が約０．５５であり、前記非晶質炭素層の厚さが約５４００オングストロームに制限される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、前記バイアス出力を制御することにより、前記非晶質炭素層の応力を引張応力と圧縮応力との間で調節することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
更に、処理ガス中の炭素に対する水素の割合を最小化することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記動力源が２ｋWを含んで、４ｋＷを中心とする範囲である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００６年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６０／８４１８５１号の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶性半導体ウエハー上に形成された高速集積回路には、ソース及びドレイン領域にドーパント不純物をイオン注入することにより極薄の半導体接合部が形成されている。注入されたドーパント不純物は、高温アニーリングステップによって活性化され、注入原子の大部分が結晶性半導体の格子内の置換原子となる。このようなポストイオン注入のアニーリングステップは、動的レーザー表面アニール過程によって行われ、この過程では強い放射線の細線がウエハー表面全体の線に対し横方向に走査される。ラインビームの走査スピードは、ウエハーの加熱（１１５０〜１３５０℃の範囲の温度まで）が、表面下の非常に浅い部分及びレーザーの細いラインビームに対応する非常に狭い領域に限られるように充分速くなっている。狭い領域は一時的に膨張する。
【０００３】
動的表面アニール過程は、複数の平行なビームが、ウエハーの直径又は半径よりも短い長さを有する細線（例えば３００ミクロンの幅）に沿って集中しているダイオードレーザーのアレイを利用する。ダイオードレーザーの波長は約８１０ｎｍである。レーザーの細いビームラインは、ウエハー表面全体に対し横方向に走査され（例えば３０〜３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲のスピードで）、ウエハー表面上の各ポイントが非常に短い時間（例えば０．２５〜５ミリ秒）露光される。このタイプのアニール処理は、Ｄｅａｎ  Ｃ．  Ｊｅｎｎｉｎｇｓらによる米国特許出願公開第２００３／０１９６９９６号明細書（２００３年１０月２３日）に開示されている。ウエハー表面の各領域は、約５０マイクロ秒〜３ミリ秒の間約１１５０〜１３００℃の温度範囲に達する。この領域の深さは約１０〜２０ミクロンである。この深さは、極薄半導体接合部の深さ約２００オングストロームよりもはるかに下に延びているため、充分である。このような高い温度は、注入（ドーパント）原子を活性化させ、格子ダメージ又は不良をアニールするのに充分である。範囲外不良などのこれら不良のいくつかは、デバイスの性能に影響を与えない程度にまで範囲外不良を完全に又は部分的に消滅させるために、１１５０〜１３５０℃を超える温度で１〜３ミリ秒のレーザー露光時間が必要となる場合がある。レーザー照射の光吸収は、ドーパントの均一な活性化のために、ウエハー表面全体において均一でなければならない。
【０００４】
問題は、ウエハー表面上に形成された下層の薄膜構造が、ウエハー表面上の異なる位置において異なる光吸収特性及び異なる光放射率を示すことである。これにより、ウエハー表面全体において均一なアニール温度を得ることが難しくなる。この問題は、レーザー光線を均一に吸収し、下部の半導体ウエハーを加熱する光吸収層をウエハー表面全体に堆積させることで解決できる。上記膜はレーザーアニーリングステップの間ダメージや分離を起こさずに加熱のストレスに耐え、下層に対するレーザーアニーリングステップの後に選択的に除去可能でなければならず、下部の半導体ウエハー又は薄膜特性を汚染又は傷つけてはならない。ストレスに対する耐久性の問題は、ウエハー表面のレーザー照射された狭い部分の熱膨張により発生する。更に、吸収膜は下部の薄膜特性に対し優れたステップ被覆率（高度の適合性）を実現しなければならない。
【０００５】
Ｌｕｃ  Ｖａｎ  Ａｕｔｒｙｖｅらによって２００４年１月１５日に出願された本代理人が担当する「ＤＳＡ処理用吸収層」という題名で非晶質炭素層を堆積させるためのプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）過程を開示している米国特許出願公開第２００５／００７４９８６号明細書に提案されているように、光吸収層には非晶質炭素材料が最良の選択である。非晶質炭素の利点の一つは、低いウエハー温度での酸化による高選択性によって容易に除去されることである。別の利点は、炭素が一般に半導体のプラズマ過程と相性がよいため、過剰に注入されない限りは汚染が起きないことである。
【０００６】
一つの問題は、堆積された層が、非常に高い温度下（例えば５５０℃）で堆積されない限り、レーザーアニーリングステップの高温下において亀裂又は剥離が起こりやすいことである。残念なことに、このような高温によって蒸着ステップ自体において注入ドーパント原子の集積が起きる。この集積したドーパント原子は、後続のレーザーアニーリングステップにおいて分離に抵抗し、レーザーアニーリングステップ中に結晶内の置換位置に移動する注入原子の割合を制限する。これによりソース又はドレイン領域におけるシート抵抗が許容範囲を超えて高くなる。
【０００７】
これらの課題は、より大きい（例えば６５ｎｍ）形状を有する半導体構造の製造においては問題とならない。これは、上記のより大きい構造に許されるより広いゲートとソースの重なり（２０ｎｍ）を、（光吸収層の堆積前の）従来の熱的（フラッシュランプ）アニーリングによってアニール処理することが可能であるからである。このアニーリングステップの後に、動的表面（レーザー）アニーリングステップを実施し、ドーパント活性化を部分的に改善する。この改善には、熱的アニーリングによって次のレーザーアニーリングステップで元に直すことができない、わずかな量のドーパントの集積が発生するため、限界がある。４５ｎｍのデバイスではより良いドーパント活性化が求められ、これには熱的アニーリングステップをなくして、ウエハー温度を、レーザーアニーリングステップを実施するまでドーパントの集積が発生する可能性のある閾値（４７５℃）よりも低い温度に保つ必要がある。これにより、４５ｎｍのデバイス構造に要求されるように、注入領域において極端に高いドーパント活性化レベルと低いシート抵抗を得る結果となる。（熱的アニーリングステップが許されていないため）、レーザーアニーリングの前には注入ドーパント原子はひとつも置換結晶位置に移動されておらず、このため、レーザーアニーリング前（例えば非晶質炭素層の堆積中）のウエハー温度のどんな上昇によっても、ドーパント原子全部が集積する恐れがあり、レーザーアニーリングによっても充分なドーパント活性化が得られなくなるため、（６５ｎｍプロセスとは異なり）４５ｎｍプロセスでは、ウエハー温度をドーパント集積閾値温度よりも低く保つことは不可欠である。
【０００８】
この問題を、吸収層のＰＥＣＶＤ蒸着中のウエハー温度を下げる（例えば４７５℃以下）ことにより回避しようとすると、２つの問題が起こる。最初に、このより低い温度で形成される堆積された非晶質炭素層の機械的特性が劣るため、レーザーアニーリングステップ中に（亀裂、ウエハーからの剥離又は分離によって）不良が起きる。二番目に、より低い温度で堆積された非晶質炭素層は、レーザーアニーリングステップの８１０ｎｍ波長において、劣った又は不十分な光吸収性（低い吸光係数）を有する。より低い吸光係数においては、レーザー出力を９０〜９９％吸収できるようにするために、より厚い光吸収（非晶質炭素）層が要求される。厚みの増加によって、動的レーザーアニーリングステップ中に吸収層が剥離又は分離しやすくなる。吸光係数は、非晶質炭素層がその厚みに係わらず８１０ｎｍ波長のレーザー光に対して透明になるほど低下する可能性もあり、機能的でない。
【０００９】
必要なのは、レーザーアニーリングステップの波長において高い吸光係数を有し（８１ｎｍ波長において０．３５を超える吸光係数）、レーザーアニーリングステップの温度（例えば１１５０〜１３５０℃）において剥離又は分離等の機械的不良が起こりにくく、優れたステップ被覆率を有する非晶質炭素層が得られる低温（すなわち４７５℃未満）蒸着方法である。上記方法は可能とは思われていなかった。
【発明の概要】
【００１０】
プラズマ物理蒸着過程では、レーザー波長を有する非常に強いラインビームを用いたウエハーの動的表面アニーリングに使用されるイオン注入されたウエハー上に非晶質炭素層が堆積される。蒸着過程は、ドーパント集積閾値温度よりも低いウエハー温度において行われ、ウエハーをチャンバ内に導入し、チャンバを好ましくはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）又はアセチレンとメタン（Ｃ２Ｈ４）の混合等の炭化水素処理ガスで満たすことを含む。この過程は更に、ＲＦプラズマバイアス電力をウエハーに印加している間に、ＲＦプラズマ動力源をチャンバに誘導結合することを含む。ウエハーのバイアス電圧は、堆積された非晶質炭素層が所望のストレス（圧縮又は伸張）を有するレベルに設定される。本願発明者は、４７５℃以下のウエハー温度、約２ＭＨｚにおけるトップ及びサイドの合計４０００ワットのＲＦプラズマ電力源、約１３．５６Ｈｚにおける２０００〜３０００ワットのＲＦプラズマバイアス電力、及び３ｍＴｏｒｒ〜２Ｔｏｒｒの範囲のチャンバ圧力において、堆積された非晶質炭素層が驚くべき性質の組み合わせを有することを発見した。具体的には、蒸着中の低いウエハー温度にも係わらず、非晶質炭素層は、８１０ｎｍ波長において非常に高い吸光係数（．５）と、局所的なウエハー表面温度が１３５０℃以上まで上がる可能性のある後続のレーザーアニーリングステップ中にダメージ又は剥離が起こらないという両方の性質を有する。更に、堆積した非晶質炭素層のステップ被覆率が１００％ということは、堆積層の側壁の厚さと水平面の厚さが同じであるという意味である。最後に、非晶質炭素層にかかるストレスは、印加されたＲＦプラズマバイアス電力を調節することによって、所望の伸張または圧縮レベルにまで調節することができる。この非晶質炭素の光吸収層の性質の組み合わせは、かつてないものであり予測できなかったものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の方法の内の幾つかのステップを実施するにあたって利用される、物理蒸着用プラズマチャンバの簡略図である。
【図２】本発明を具現する過程を表すブロック図である。
【図３】図２の過程の他のステップを実施するにあたって利用される動的表面アニール装置の図である。
【図４】図３の装置の光学系の平面図である。
【図５】図４に対応する立面図である。
【図６】図３の装置で使用されるレーザーアレイの一部省略した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願発明者は４５ｎｍ形状の半導体構造のイオン注入及びアニーリングの要件を全て満たす方法を発見した。この方法では、好適な従来の過程（例えばプラズマ浸漬型イオン注入及び／又はビームイオン注入）によるイオン注入、均一な光吸収のための非晶質炭素層（ＡＣＬ）の堆積とそれに続く走査型レーザーラインビームによる動的表面アニールを使用する。本方法は、ＡＣＬを低いウエハー温度（ドーパントの集積閾値温度を下回る温度）で堆積させることにより従来技術を制限していた障害物が全て解決されるため、ＡＣＬがレーザー波長において高い吸光係数を有し、レーザーアニーリングステップの際にダメージを受けないような充分な付着力と強度を有するようになる。本願発明者は、８１０ｎｍ波長において高い吸光係数を有し、レーザーアニーリングに耐えることができるＡＣＬの堆積は、４７５℃以下のウエハー温度での高密度プラズマ化学蒸着を使用して行われることを発見した。ひとつ驚くことには、上記のような低いウエハー温度で堆積した非晶質炭素層において、高い機械的強度を伴う８１０ｎｍ波長での高い吸光係数が得られることである。
【００１３】
最適な光学的性質、最適な機械的強度及び優れたステップ被覆率を有するＡＣＬの堆積
図１は、８１０ｎｍ波長において高い吸光係数を有する付着力の高いＡＣＬを形成するための高密度プラズマ化学蒸着過程を実施するためのプラズマリアクタチャンバを示す図である。図２は、ＡＣＬの堆積過程のフロー図である。図１に示すチャンバは、天井１２と側壁１４を含む真空領域１０によって定義されている。ウエハー支持台１６は、半導体ウエハー又はワークピース１８を天井１２に向けて、チャンバ１０の床面で支持している。オーバーヘッドコイルアンテナ（又は誘導型パワーアプリケータ）２０をウエハー支持台１６に向けて天井１２の上に位置させてもよい。天井１２は、コイルアンテナ２０からのＲＦパワーをチャンバに誘導結合させることが可能なように構成されている。例えば、側壁１４が金属から形成されていてよく、天井１２が絶縁体材料で形成されていてよい。真空ポンプ２３によってチャンバが排気され、所望のチャンバ圧力が維持される。ＲＦプラズマ動力源ジェネレータ２４は、インピーダンス整合要素２２を通してコイルアンテナ２０に連結される。チャンバ内に、通常１０９ｃｍ−３を超える、好ましくは１０１０ｃｍ−３以上、そして１０１１ｃｍ−３程度のイオン密度を有する高密度プラズマを発生させるのに、動力源ジェネレータ２４のパワーレベルは充分高く、真空ポンプ２３によって設定されるチャンバ圧力は充分低い。ＲＦプラズマバイアスパワージェネレータ２６によって、ＲＦバイアスパワーがインピーダンス整合要素２７を通してウエハー支持台１６の内部電極１６ａに印加される。炭化水素処理ガスは、個々の質量流コントローラ４０、４２を通してアセチレン及びメタンガス供給３４、３６から供給される質量流コントローラ３２からガス噴射口３０に流れる。
【００１４】
図２をここで参照すると、半導体の接合部形成過程は、ドーパント不純物（例えばホウ素又はヒ素）を半導体ウエハーの表面にイオン注入する（図２のブロック５０）ことから始まる。このステップは、プラズマ浸漬型イオン注入又はビーム型イオン注入あるいは両方を組み合わせて実行することができる。その後、そして全プロセス間において、注入されたドーパント原子の集積を防ぐために、ウエハー温度が約４７５℃未満に維持される（図２のブロック５２）。非晶質炭素層（ＡＣＬ）が、図１のリアクタ内で行われる高密度プラズマ化学蒸着過程において、ウエハー上に光吸収層として堆積される（図２のブロック６０）。このステップでは、ウエハー台１６上にウエハー１８を置いて、プラズマ動力源を動力ジェネレータ２４からチャンバ内に誘導結合させ（図２のブロック６２）、バイアス電力ジェネレータ２６からバイアス電力をウエハー台１６に印加し（図２のブロック６４）、真空ポンプ２３を使用して所望のチャンバ圧力を維持しながら（図２のブロック６８）、ガス噴射口３０から処理ガスを導入する（ブロック６６）必要がある。
【００１５】
このステップの間、堆積したＡＣＬが８１０ｎｍ波長において高い吸光係数（例えば少なくとも０．５）と、１３５０℃の高温になるレーザーアニール処理に耐える充分な付着力と強度の両方を有するように、特定の手段が用いられる（図２のブロック７０）：
バイアス電力ジェネレータ２６の出力レベルが、約２〜３ｋＷの範囲内に設定され（ブロック７２）、一方、動力源ジェネレータ２４の出力レベルは、約４ｋＷに設定され（図２のブロック７４）、チャンバ圧力は約３ｍＴ〜２Ｔの範囲内に維持される（ブロック７６）；
堆積したＡＣＬに含まれる水素の量は、ＡＣＬ全体の大部分が炭素の二重結合で形成される、あるいは炭素の単結合の形成を防ぐ又は抑えるように、キャリアガスに溶解しているメタンに対するプロピレンの比率、又はメタンに対するトルエンの比率、又はメタンに対するアセチレンの比率を増加させる（又はメタンを減らす）、あるいは同等に、水素に対する炭素の比率が高い処理ガスを使用することにより、充分に制限される；
８１０ｎｍ波長において所望の吸光係数を得るために、ウエハー１８を充分に高い温度（ただし、ドーパント集積閾値温度よりも低い温度）にまで加熱し（ブロック７８）；
窒素を炭化水素処理ガスに例えば３％程度加えて、ＡＣＬ内の炭素−窒素結合の形成を促す（図２のブロック７９）。
【００１６】
ＡＣＬは、レーザー放射線を全て吸収できるようにするために、例えば約４０００〜８０００オングストロームの厚さ等の充分な厚さに堆積させる（図２のブロック８０）。ＡＣＬにかかる応力は引張応力と圧縮応力との間で、蒸着過程の間にバイアス電力ジェネレータ２６の出力レベルを調節することによって、調整される（図２のブロック８２）。バイアス電力が増加すると、応力は更に伸張性を持ち圧縮性が弱まり、バイアス電力が減少すると、応力の伸張性が落ち更に圧縮性が高まる。ＡＣＬの厚さは、レーザーアニール中のＡＣＬにかかる応力の大きさを最小化するために制限される（図２のブロック８４）。このため、ＡＣＬの厚さの上限は、約８０００〜１００００オングストロームである。
【００１７】
ＡＣＬの堆積が完了すると、ウエハーは下記のレーザーアニーリングを行うために動的表面アニール装置へと移送される（図２のブロック８６）。
【００１８】
動的表面アニーリング
動的表面アニーリングステップでは、ウエハー表面上に投影される細くて長い放射線状の単一の強い光線を発生させるために、ＣＷ８１０ｎｍ波長のダイオードレーザーの大型アレイが使用される。この光線はこの後ラインビームの長さに対し直角の方向に、ウエハー表面上で走査される。光源の一実施形態が図３に示す概略的な正投影図に図示されている。二次元走査用ガントリー構造１１０には、一対の固定平行レール１１２、１１４が含まれている。２つの平行ガントリービーム１１６、１１８は、ある設定された間隔を置いて共に固定され、固定レール１１２、１１４上に支持され、図示しないモータ及び駆動機構によって制御されて、固定レール１１２、１１４に沿って共にローラー、ソース、又はボールベアリング上で摺動する。ビーム源１２０は摺動可能に、ガントリービーム１１６、１１８に支持され、例えばビーム１１６、１１８より下につるされ、図示しないモータ及び駆動機構によってこれらに沿って摺動するように制御される。シリコンウエハー１２２又は他の基板は、ガントリー構造１１０より下で動かないように支持される。ビーム源１２０には、便宜上低速方向と呼ばれる方向に、固定レール１１２、１１４におおむね平行に延びるラインビーム１２６としてウエハー１２２にぶつかる下方に向いた扇形ビーム１２４を発生させる、レーザー光源及び光学系が含まれる。ここでは図示しないが、ガントリー構造には更に、レーザー光源と光学系を扇形ビーム１２４におおむね平行な方向に移動させるためのＺ軸試料台が含まれ、これにより、ビーム源１２０とウエハー１２２との間の距離を制御可能に変化させ、ラインビーム１２６のウエハー１２２上での焦点調節を制御する。ラインビーム１２６の大きさの例として、長さ１ｃｍ、幅１００ミクロン、典型的な出力密度４００ｋＷ／ｃｍ２が挙げられる。あるいは、ビーム源と関連する光学系は、ウエハーが２方向に走査される試料台上で支持されている間、一定である。
【００１９】
通常の操作では、ガントリービーム１１６、１１８を固定レール１１２、１１４に沿った特定位置に設定し、ビーム源１２０をガントリービーム１１６、１１８に沿って均一の速度で動かして、便宜上高速方向と呼ばれる方向にその長さに対して直角にラインビーム１２６を走査する。ラインビーム１２６はこうしてウエハー１２２の一方の側から他方の側に走査され、ウエハー１２２を１ｃｍの範囲で照射する。ラインビーム１２６は充分細く、高速方向での走査速度は充分速いため、ウエハーの特定面積はラインビーム１２６の光学的放射にほんの一瞬さらされるのみだが、ラインビームのピーク時の強度は、表面領域を非常に高い温度にまで加熱するに充分である。しかし、ウエハー１２２のより深い部分はそれほど加熱されず、更にヒートシンクとしても機能し表面領域をすばやく冷却する。
【００２０】
一旦高速走査が完了すると、ガントリービーム１１６、１１８は、低速軸に沿って延びるその長さに沿うように、固定レール１１２、１１４に沿って新しい位置へ移動する。次に高速走査が行われ、ウエハー１２２の隣接範囲が照射される。交互の高速及び低速走査がビーム源１２０のおおよその蛇行路において、ウエハー１２２の全体が熱処理されるまで繰り返される。
【００２１】
図４及び５に正射図的に示される光学的ビーム源１２０の一例では、２つのレーザーバースタック１３２から約８１０ｎｍ波長のレーザー放射を受け、そのうちの１つは図６の端部平面図に図示されている。各レーザーバースタック１３２には、ＧａＡｓ半導体構造内の垂直型ｐ−ｎ接合部とおおむね対応し、横方向に約１ｃｍ延びており、約０．９ｍｍの間隔で離れている１４本の平行バー１３４が含まれる。通常、水冷却層がバー１３４の間に設けられている。各バー１３４の中には、４９個のエミッタ１３６が形成されており、各々のエミッタは、直交方向に異なる発散角を持つ、個別のＧａＡｓレーザー放射用各ビームを構成している。図示したバー１３４は、長さ部分が複数のエミッタ１３６上に延び、低速軸に沿って配置されており、幅が１ミクロン未満の高速軸に沿って配置されたｐ−ｎ空乏層に対応している。高速軸に沿った小さいソース寸法により、高速軸に沿った効果的なコリメーションが可能になる。発散角は高速軸に沿って大きく、低速軸に沿って比較的小さい。
【００２２】
図４及び５に戻ると、円筒形の小型レンズ１４０はレーザーバー１３４に沿って位置しており、レーザー光を高速軸に沿った細いビームに視準する。小型レンズは、レーザースタック１３２に接着剤で接着し、バー１３４に合わせて配置し、放射領域１３６上に延ばすことができる。２つのバースタック１３２からの二組のビームは、従来の光学系１４２に投入される。ソースビーム１５８は次に一組の円筒レンズ１６２、１６４、１６６を通って低速軸に沿って集束される。
【００２３】
前述の動的レーザーアニーリングステップでは、注入されたドーパント原子をアニールして、ウエハーの結晶内の置換位置から格子間位置まで移動させて、ドーパント原子を活性化させる。このアニール過程には任意に、動的レーザーアニーリングステップの前又は後のどちらかに、例えばフラッシュランプ等の広帯域放射線源を利用した広帯域アニーリングステップを追加してもよい。広帯域アニーリングステップは、ＡＣＬ層が約０．３の吸光係数を有する波長範囲を含む放射線スペクトルを持つ広帯域光源でウエハー表面を露光することから構成される。広帯域放射線源への曝露における電力及び継続時間は、ウエハー表面温度を５０マイクロ秒〜３ミリ秒間、１１５０〜１３５０℃より高くするのに充分である。広帯域放射線源の放射線スペクトルは、３００〜１１００ｎｍの範囲にあるか、その範囲を含んでいてよい。
【実施例】
【００２４】
後述は、図２のブロック６０の高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤＰＣＶＤ）過程の実施例である。この実施例では、処理ガスには窒素は含まれておらず、処理ガスは主にアセチレンからできている。このプロセスのパラメータは下記のように設定されている：
ＲＦプラズマ動力源：２ＭＨｚにおいて２０００ワット、チャンバ圧力：３ｍＴｏｒｒ、ＲＦバイアス電力：１３．５６ＭＨｚにおいて２０００ワット、処理ガス：アセチレン、ウエハー温度：４００℃
この実施例において堆積されたＡＣＬの特徴は下記のようである。
８１０ｎｍ波長における吸光係数：０．５５、厚さ：４０００オングストローム、堆積速度：２５５０オングストローム／分、ステップ被覆率：１００％、側壁の厚さと上部の厚さの比：１００％、底部の厚さと上部の厚さの比：１００％、ウエハー全体における偏差：５％未満、レーザーアニール中の１３００℃におけるダメージ：なし
【００２５】
実施例で得られた８１０ｎｍ波長における吸光係数は、上述の背景技術に記載した高温ＰＥＣＶＤ過程において得られたものよりも５０％大きい。この改善により、ＡＣＬの厚さが同様の比率で減り、同じ割合の入射レーザー出力（例えば９０〜９９％）が吸収される。ＡＣＬにおける入射レーザー出力の一定の吸収率（例えば９９％）を得るのに必要なＡＣＬの厚さは、吸光係数に比例して変化する。例えば、入射レーザー出力の９９％を吸収するには、０．５５の吸光係数を有するＡＣＬの厚さが５４００オングストロームなければならず、（上述の背景技術において述べた従来のＰＥＣＶＤ過程において得られる）吸光係数が０．３５しかないＡＣＬの厚さは、８７００オングストローム必要である。本発明によって達成される（吸光係数の改善による）必要なＡＣＬの厚さの大幅な減少により、レーザーアニーリングステップの間、ＡＣＬが剥離、分離又は亀裂に対してより耐久性を持ち剥離、分離又は亀裂が起こりにくくなる。これは、走査レーザーのラインビームによるＡＣＬの必然的な伸縮の際にＡＣＬにかかる応力が、ＡＣＬの厚さの直接的作用であるためである。このため、本発明で得られる吸光係数の改善には、より高い吸収効率という直接的な利点と、より薄いＡＣＬを実現することによりレーザーアニール処理の間にかかる応力を減らすという間接的な利点がある。
【００２６】
本方法では幾つかのプロセスパラメータを活用して、８１０ｎｍ波長においてより高い吸光係数を有するＡＣＬを実現した。まず、図２のＨＤＰＣＶＤ過程６０の間、プロセス条件を調節することによって吸光係数を改善し、ＡＣＬの炭素二重結合の割合を最も大きくする。これを達成する一つの方法は、処理ガスに含まれる水素の量を最小化することである。上述した実施例では、低い水素と炭素原子の比（１：１）を有する炭化水素ガス（アセチレン）を使用することによりこれを達成した。吸光係数を高める別の方法は、処理ガスに少量の窒素を含ませることである。これにより、ＡＣＬ内での炭素−窒素結合の形成が促進され、８１０ｎｍ波長における光吸収を助長する。第２の実施例では、処理ガスには３％の窒素が含まれていた。
【００２７】
図２のＨＤＰＣＶＤステップ６０の間のウエハー温度は、４７５℃未満に維持される限り、ＡＣＬのステップ被覆率を改善するために増加させることができる。
【００２８】
本発明を好適な実施形態に特に関連させて詳細に述べたが、当然ながらこれらの変形及び改良を、本発明の真の精神及び範囲から逸脱せずに行うことが可能である。
［参考図］
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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