(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着したＰ型不純物又はＮ型不純物を含む化合物を除去すると共に半導体膜上のフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項２】
Ｐ型不純物又はＮ型不純物を有するプラズマを高電圧で加速することによって前記Ｐ型不純物又はＮ型不純物のイオンを半導体膜中に注入するドーピング装置において、
前記ドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着したＰ型不純物又はＮ型不純物を含む化合物を除去すると共に前記Ｐ型不純物又はＮ型不純物のイオンを半導体膜中に注入する際に用いるフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項３】
Ｐ型不純物又はＮ型不純物を有するプラズマを高電圧で加速することによって前記Ｐ型不純物又はＮ型不純物のイオンを半導体膜中に注入するドーピング装置において、
前記ドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着したＰ型不純物又はＮ型不純物を除去すると共に前記Ｐ型不純物又はＮ型不純物のイオンを半導体膜中に注入する際に用いるフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、Ｐ型不純物は硼素であり、Ｎ型不純物は燐又は砒素であることを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項５】
イオンドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着した硼素を含む化合物を除去すると共に半導体膜上のフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項６】
硼素を有するプラズマを高電圧で加速することによって前記硼素イオンを半導体膜中に注入するドーピング装置において、
前記ドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着した硼素を含む化合物を除去すると共に前記硼素イオンを半導体膜中に注入する際に用いるフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項７】
硼素を有するプラズマを高電圧で加速することによって前記硼素イオンを半導体膜中に注入するドーピング装置において、
前記ドーピング装置のチャンバー内にフッ化ハロゲンを有する気体を導入し、プラズマを用いずに、前記チャンバー内に付着した硼素を除去すると共に前記硼素イオンを半導体膜中に注入する際に用いるフォトレジストを除去することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７において、前記硼素を有するプラズマはジボランを有する気体の放電によって得られることを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項９】
基板上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜をエッチングして、第１の半導体領域及び第２の半導体領域を形成し、
前記第１の半導体領域上にフォトレジストマスクを形成し、イオンドーピング装置において、前記第２の半導体領域に硼素イオンを注入した後、
前記イオンドーピング装置のチャンバーにフッ化ハロゲンを有する気体を導入して、プラズマを用いずに、前記チャンバー内をクリーニングすると共に前記フッ化ハロゲンを用いて前記フォトレジストマスクを除去し、
前記クリーニングの後に、前記第１半導体領域及び第２の半導体領域に燐イオンを注入することを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記フッ化ハロゲンを有する気体は、１００℃以上に保たれていることを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、前記フッ化ハロゲンを有する気体は窒素又はアルゴンを含むことを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、フッ化ハロゲンはＣｌＦ、ＣｌＦ3、ＢｒＦ、ＢｒＦ3、ＩＦ又はＩＦ3であることを特徴とするイオンドーピング装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体集積回路等を作製する際に使用されるドーピング装置のクリーニングする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等の作製において、半導体中にＮ型やＰ型の不純物領域を形成する場合に、Ｎ型やＰ型の導電型を呈せしめる不純物（Ｎ型不純物／Ｐ型不純物）のイオンを高い電圧で加速して、照射・注入する方法が知られている。特に、イオンの質量と電荷比を分離する方法はイオン注入法と呼ばれ、半導体集積回路を作製する際に、広く用いられている。
【０００３】
それ以外にも、Ｎ／Ｐ型不純物を有するプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオンを高い電圧によって加速し、半導体中に注入する方法が知られている。この方法は、イオンドーピング法もしくはプラズマドーピング法と呼ばれる。
例えば、Ｐ型不純物として硼素を注入する場合には、硼素化合物であるジボラン（Ｂ２  Ｈ６  ）等の気体において、ＲＦ放電その他の方法によって、プラズマをを発生させ、これに高い電圧をかけて、硼素を有するイオンを引き出して、半導体中に照射する。
【０００４】
一般に、前者は装置が複雑で高価であり、処理できる基板面積が小さいのに対し、後者では装置が簡単で安価であり、処理できる基板面積も大きいという特徴を有する。このため、大面積基板を処理する必要のあるアクティブマトリクス型液晶ディスプレー等の作製に用いられることが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の装置では、ドーピングする元素が装置（チャンバー）の内壁にも付着し、頻繁にチャンバー内壁をクリーニングすることが求められていた。特に、微量の不純物ドーピングによって弱いＮ型やＰ型のドーピングをおこなおうとする場合には、チャンバー内壁に付着した異種の導電型不純物によって半導体素子の特性が大きく影響され、実質的に微量ドーピングを再現性良くおこなうには、チャンバーをこまめにクリーニングする必要があった。
【０００６】
クリーニングはウェットエッチングによっておこなわれていた。そのため、クリーニングの度にチャンバーが大気開放され、十分な真空度まで排気するのに非常に長い時間がかかった。ドーピング装置であるので、チャンバーの内壁に大気成分の元素が付着していると、ドーピングの際にそれらが混入することとなるので、完全に脱ガスをおこなう必要がある。このため、装置の稼働率が低下することが問題となっていた。
【０００７】
以上のことから、チャンバーを大気開放する必要の無いドライプロセスによるクリーニング（ドライ・クリーニング）が必要とされた。これまでのドライ・クリーニングは、チャンバー内にプラズマを発生させることによりスパッタもしくは化学反応により、内壁に付着した元素を除去する方法が採用されているが、その場合には、プラズマの広がりや、ドーピング装置自体のプラズマの発生する部分が限られているため、チャンバーの隅まで十分にクリーニングできないこととが問題であった。
【０００８】
図１は一般的なイオンドーピング装置の概略図を示す。チャンバー１の形状は様々なものが可能であり、図に示すような円筒形以外のものでもよい。チャンバーにはドーピングに用いるガス、例えば、図に示すようなジボラン（Ｂ２  Ｈ６  ）やフォスフィン（ＰＨ３  ）を供給するための配管を接続し、また、チャンバー内を排気するための手段も設ける。ジボランやフォスフィンは水素等で希釈して用いることが一般的である。チャンバー内は大きく３つの領域に分けられる。すなわち、プラズマソース、イオン加速領域、イオン照射領域である。
【０００９】
チャンバー上方のプラズマソース３では、ＲＦ放電その他の方法でプラズマを発生させる。そして、そこで生じたイオンをプラズマソース下のイオン加速領域で加速する。加速されたイオンはイオン照射領域の試料台２上の試料に照射され、不純物がドーピングされる。
【００１０】
イオン加速領域には、図中に示すように複数のスリット状の電極を設け、これに電圧をかけることによって、イオンを引き出し、また、加速する。電極４と５はイオンを引き出すためのもので、これは、電源８によって制御される。電極５と７の間には電源９によって高い電圧がかけられ、この間でイオンが加速される。必要に応じては電源１０によって電極６に逆電圧をかけ、イオンを減速することも可能である。
【００１１】
さて、図から明らかなように、通常のイオンドーピング装置ではプラズマを発生させる領域はプラズマソース３に限られており、とてもチャンバー内壁全体にプラズマを行き渡らせることは不可能である。しかしながら、ドーピング不純物のイオンはドーピング領域まで達するように設計されている。しかも、イオンの流れには指向性が少ないので、途中の内壁や電極に付着する可能性は非常に高い。そして、このように付着した不純物は別のドーピングの際に、イオンでたたき出されて、再度、試料に注入されることとなる。
【００１２】
このため、プラズマによるドライ・クリーニングは一時的なもので、定期的にウェットエッチングによるクリーニングが必要であった。
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、プラズマを用いないで、チャンバー内のドライ・クリーニング、特に、硼素のドライ・クリーニングをおこなう方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ドーピング後に、チャンバー内にフッ化ハロゲンを導入することにより、不純物、特に硼素をエッチングすることを特徴とする。フッ化ハロゲンとしては、ＣｌＦ、ＣｌＦ３  、ＢｒＦ、ＢｒＦ３  、ＩＦ、ＩＦ３  の少なくとも１つを用いることが好ましい。特に、ＣｌＦ、ＣｌＦ３  はフッ化作用が強く、硼素は常温でＢＦ３  となり、気化して除去される。ＣｌＦ、ＣｌＦ３  を構成する塩素、フッ素は除去しやすい元素で、また、半導体素子の特性を悪化させることが少ない。
【００１４】
本発明を実施するには、図１に示すように、イオンドーピング装置のチャンバーにフッ化ハロゲンガスを導入する手段を設ければよい。フッ化ハロゲンは、窒素やアルゴン等で希釈して用いるとよい。また、必要によっては、フッ化ハロゲンを除害する装置を設ければよい。なお、フッ化ハロゲンはフッ化作用が強力であるので、チャンバー内壁は石英のように、フッ化ハロゲンに対して安定な材料を用いることが好ましい。また、チャンバーや試料台には、アルミニウムのように、フッ化ハロゲンと作用して、表面に安定な不動体を形成する材料を用いてもよい。
【００１５】
【作用】
フッ化ハロゲンはフッ化力が極めて強く、硼素はフッ化されて、ＢＦ３  という気体となる。温度を１００℃以上に高めるとより反応性が向上する。本発明人の研究の結果、燐もしくは砒素と硼素が混在した汚れに関しても、硼素のみならず、燐や砒素もクリーニングできることを確認したが、これが、燐や砒素がフッ化されて蒸発するためであるのか、その他の理由のためであるのかは未確認である。
【００１６】
本発明を用いれば、プラズマを用いないので、チャンバー内全体にわたって均一にクリーニングできる。また、本発明は、チャンバーにフッ化ハロゲンを導入するだけで実施できるので、極めて簡便であり、当然、エッチングに際しては、大気開放の必要がない。そのため、設備の稼働率をおとさずにクリーニングできる。好ましくは、ドーピングの度ごとにクリーニングをおこなうとよい。
【００１７】
例えば、ＣＭＯＳ回路を作製するためには燐や砒素のようなＮ型不純物と、Ｐ型不純物である硼素とをドーピングする必要がある。これらのドーピングはそれぞれ別の装置でおこなってもよいが、設備の効率を高めるためには１台の装置でおこなう方が経済的である。
このようなドーピングにおいては、全面にＮ型不純物をドーピングしたのち、フォトレジスト等でマスクして、選択的に硼素をドーピングする方法が採用される。あるいは、逆に選択的に硼素をドーピングしてから、全面にＮ型不純物をドーピングしてもよい。
【００１８】
この場合には、硼素のドーピングされる領域には、必ず、Ｎ型不純物がドーピングされる。しかしながら、Ｎ型不純物のドーピングされる領域に硼素がドーピングされるとは限らない。
すなわち、Ｎ型不純物のドーピングに際しては、チャンバー内部に微量でも硼素が存在することは好ましくない。逆に、硼素のドーピングに際して、チャンバー内部に微量のＮ型不純物が存在することは問題ではない。なぜなら、硼素のドーピングされる領域には相当量のＮ型不純物が注入されているからである。
【００１９】
したがって、このような場合には、硼素のドーピングが終了する度に、チャンバーのクリーニングをおこなうとよい。例えば、最初の基板でＮ型不純物のドーピングと硼素のドーピングが終了したのち、本発明のドライ・クリーニングをおこない、チャンバー内の硼素を除去してから、次の基板のＮ型不純物のドーピングと硼素のドーピングをおこなうとよい。あるいは、最初の基板で、硼素のドーピングをおこなった後に、チャンバーをクリーニングして、最初の基板のＮ型不純物のドーピングと次の基板の硼素のドーピングをおこなってもよい。
【００２０】
本発明においては、硼素は確実にチャンバー内壁からエッチングされるので、このような順序でドーピングをおこなうと、Ｎ型不純物のドーピングの際には、硼素は存在しない。もっとも、硼素のドーピングの際には、チャンバー内部にはＮ型不純物が存在するが、硼素のドーピングされる領域には既に相当量のＮ型不純物が注入されているので、チャンバー内部に存在する微量のＮ型不純物は無視できる。
このような手段は、特に弱いＮ型領域を有するデバイス（例えば、ＬＤＤ型ＭＯＳトランジスタ）を作製する場合には有効である。
【００２１】
また、フッ化ハロゲンによって、フォトレジスト等の有機物がフッ化・気化できることに着目すれば、以下のような、発展的な使用も可能である。すなわち、最初、硼素をドーピングする部分のみを露出したフォトレジストのマスクを有する基板にイオンドーピング装置で硼素をドーピングする。その後、イオンドーピング装置のチャンバーのクリーニングをおこなうために、チャンバー内にフッ化ハロゲンガスを導入するのであるが、その際には、硼素のドーピングの終了した基板もチャンバー内に残しておく。その結果、基板上のフォトレジストのマスクも同時に除去できる。
【００２２】
その後、Ｎ型不純物のドーピングをおこなえば、Ｎ型不純物は基板全面にドーピングされることとなる。その際には、基板が試料台上に存在する必要はなく、また、ドーピング装置が枚葉処理（１枚１枚しか処理できない）方式のものであっても、チャンバー内には複数の基板が存在してもよい。例えば、ドーピング工程で１０枚の基板を処理する場合には、硼素のドーピングを１０枚の基板について１枚１枚おこなった後、これらの基板を同一チャンバーの別の場所にストックしておく。そして、チャンバーのクリーニングをおこなった（同時に基板上のフォトレジストのマスクも除去される）後に、再び、基板の１枚１枚にＮ型不純物のドーピングをおこなってもよい。
【００２３】
このような方式を採用すれば、基板を外部に取り出す手間が省け、かつ、フォトレジストの除去とイオンドーピング装置のチャンバーのクリーニングが同時におこなえるので量産性が向上し、経済的である。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕  図２に本実施例を示す。本実施例はＣＭＯＳ回路を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成した例である。図２の左側にはＮチャネル型ＴＦＴの、右側にはＰチャネル型ＴＦＴの作製工程断面図を示す。まず、基板（コーニング１７３７）２０１上に厚さ２００〜２０００Åの下地酸化珪素膜２０２をスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法によって形成した。さらに、ＬＰＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等の方法によって、非晶質珪素膜を３００〜１５００Å堆積し、これを５５０〜６５０℃、４〜４８時間の窒素中、もしくは真空中の加熱によって結晶化させた。
【００２５】
そして、この結晶化した珪素膜をエッチングして、ＴＦＴ領域（活性層）を形成した。そして、ゲイト酸化膜として機能する厚さ５００〜１５００Åの酸化珪素膜２０３を堆積し、多結晶珪素膜（厚さ５０００Å）によるゲイト電極２０４、２０５を形成した。そして、ゲイト電極をマスクとするイオンドーピング法によって燐の注入をおこない、低濃度のＮ型不純物領域２０６、２０７を形成した。イオンドーピング装置は図１に示したものを用いた。ドーズ量は５×１０１２原子／ｃｍ２  とした。（図２（Ａ））
【００２６】
その後、Ｎチャネル型ＴＦＴの領域（左側）をフォトレジスト２０８でマスクし、この状態で、イオンドーピング法によって高濃度の硼素のドーピングをおこなった。ドーピング装置は、先の低濃度のＮ型不純物領域２０６、２０７を形成した際に用いたものと同じものを用いた。ドーズ量は１×１０１５原子／ｃｍ２  、加速電圧は６５ｋＶとした。この結果、先の燐のドーピングによって、弱いＮ型となった不純物領域２０７は強いＰ型に反転し、Ｐ型不純物領域２０９となった。（図２（Ｂ））
【００２７】
ドーピング装置から基板を取り出したのち、ドーピング装置のチャンバー内にＣｌＦ３  と窒素の混合ガスを流した。本実施例では、チャンバー内圧力は５ｔｏｒｒ、温度は２５℃、ＣｌＦ３  の流量は２００ｓｃｃｍ、窒素の流量は１００ｓｃｃｍとした。本実施例では、所定時間だけＣｌＦ３  を供給した後、供給を停止し、窒素パージをおこなった。このようにして、ドーピング装置のチャンバーのクリーニングをおこなった。
【００２８】
一方、この間に、基板上に形成されたフォトレジストのマスク２０８を剥離した。そして、プラズマＣＶＤ法によって厚さ４０００〜８０００Åの酸化珪素膜２１０を堆積した。酸化珪素膜２１０の厚さはゲイト電極・配線の高さによって最適な値が異なる。例えば、本実施例のごとく、ゲイト電極・配線の高さが５０００Åの場合には、その１／２〜２倍の２５００Å〜１μｍが好ましい。本実施例では、５０００Åとした。この成膜工程においては、平坦部での膜厚の均一性とともに、ステップカバレージが良好であることも要求される。その結果、ゲイト電極・配線の側面部の酸化珪素膜の厚さは、図２（Ｃ）に点線で示す分だけ厚くなっている。（図２（Ｃ））
【００２９】
次に、公知のＲＩＥ法による異方性ドライエッチングをおこなうことによって、この酸化珪素膜２１０のエッチングをおこなった。このエッチングはゲイト絶縁膜２０３との境界までエッチングが達した時点で終了した。このようなエッチングの終点に関しては、例えば、ゲイト絶縁膜２０３のエッチングレートを、酸化珪素膜２１０のものに比較して小さくすることによって制御可能である。以上の工程によって、ゲイト電極・配線の側面には概略三角形状の絶縁物（サイドウォール）２１１、２１２が残った。（図２（Ｄ））
【００３０】
その後、再び、イオンドーピング法によって、燐を導入した。このときのドーピング装置は、本発明のクリーニングが終了した状態である。この場合のドーズ量は、図２（Ａ）の工程のドーズ量より１〜３桁多く、かつ、図２（Ｂ）の工程のドーズ量の１／１０〜２／３が好ましい。本実施例では、最初の燐のドーピングのドーズ量の１００倍の５×１０１４原子／ｃｍ２  とした。しかし、これは図２（Ｂ）の工程の硼素のドーズ量の半分である。加速電圧は８０ｋＶとした。この結果、高濃度の燐が導入された領域（ソース／ドレイン）２１３が形成され、また、サイドウォールの下部には低濃度不純物領域（ＬＤＤ）２１４が残された。
【００３１】
一方、Ｐチャネル型ＴＦＴの領域（図の右側）にも燐がドーピングされたのであるが、先にドーピングされた硼素の濃度が燐の２倍であるのでＰ型のままであった。Ｐチャネル型ＴＦＴのＰ型領域は見掛け上、サイドウォールの下の領域２１６とその外側（チャネル形成領域の反対側）の領域２１５の２種類存在するように思えるが、電気的特性の面からは両者には大した差が見られなかった。（図２（Ｅ））
【００３２】
ドーピング工程の終了した後、６００℃で熱アニールするとにより、不純物の活性化をおこなった。そして、全面に層間絶縁物２１７として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極２１８を形成した。以上の工程によって、Ｎチャネル型およびＰチャネル型ＴＦＴよりなるＣＭＯＳ回路が完成された。（図２（Ｆ））
【００３３】
本実施例では、ゲイト電極・配線にサイドウォールを設けることにより、ＬＤＤ２１４を設け、Ｎチャネル型ＴＦＴのホットキャリヤ注入による劣化を低減することができた。しかし、ＬＤＤはソース／ドレインに対して直列に挿入された寄生抵抗であるので、動作速度が落ちてしまうという問題があった。したがって、モビリティーが小さく、ホットキャリヤによる劣化の少ないＰチャネル型ＴＦＴでは、本実施例のようにＬＤＤが存在しないほうが望ましい。
なお、ゲイト配線を２層目配線が横断する部分でもサイドウォールの存在によって段差が緩和され、断線はほとんど見られなかった。
【００３４】
〔実施例３〕  本実施例を図３を用いて説明する。本実施例もＣＭＯＳ回路をＴＦＴを用いて構成した例である。まず、基板（コーニング７０５９）３０１上に下地酸化膜３０２として厚さ２０００Åの酸化珪素膜を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によって非晶質もしくは結晶性の珪素膜を３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Å形成した。結晶性珪素膜を得るには、非晶質珪素膜を形成した後、レーザーもしくはそれと同等な強光を照射する（光アニール）か、５００℃以上の温度で長時間の熱アニールをおこなえばよい。
【００３５】
熱アニールによって結晶化させたのち、光アニールをおこなって、さらに結晶性を高めてもよい。また、熱アニールによる結晶化の際に、特開平６−２４４１０３、同６−２４４１０４に記述されているように、ニッケル等の珪素の結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加してもよい。
【００３６】
次に、珪素膜をエッチングして、Ｎチャネル型ＴＦＴ用領域３０３、Ｐチャネル型ＴＦＴ用領域３０４を形成した。さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって、厚さ５００〜２０００Åの酸化珪素のゲイト絶縁膜３０５を形成した。ゲイト絶縁膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよい。
【００３７】
本発明においてはゲイト絶縁膜は耐圧が十分に高いことが好ましい。これは、後の陽極酸化工程の際に、ゲイト電極とシリコン活性層の間に高い電界が印加されるためである。したがって、プラズマＣＶＤ法によって得られる酸化珪素膜によってゲイト絶縁膜を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ２  Ｏ）もしくは酸素（Ｏ２  ）とモンシラン（ＳｉＨ４  ）を用いることが好ましかった。
【００３８】
その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好ましくは２０００〜６０００Åのアルミニウム膜（０．１〜０．５重量％のスカンジウムを含有する）をスパッタ法によって基板全面に成膜した。そして、その表面を陽極酸化することにより、厚さ１００〜３００Åの酸化アルミニウム膜（図示せず）を形成した。酸化アルミニウム膜の存在により、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑制することにより、後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効であった。
【００３９】
そして、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。これをパターニング、エッチングして、ゲイト電極３０８、３０９を形成した。エッチングに用いたフォトレジストのマスク３０６、３０７はそのまま残した。（図３（Ａ））
【００４０】
次に、フォトレジストのマスクを付けたままゲイト電極（Ｎチャネル型ＴＦＴ用ゲイト電極）３０８のみに電流を通じ、多孔質陽極酸化をおこない、ゲイト電極３０８の側面に多孔質陽極酸化物３１０を形成した。陽極酸化は、３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、１０〜３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。本実施例ではｐＨ＝０．９〜１．０のシュウ酸溶液（３０℃）中で電圧を１０Ｖとし、２０〜８０分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御した。このような酸性溶液において陽極酸化をおこなうと多孔質の陽極酸化物が生成する。本実施例では多孔質陽極酸化物の厚さは３０００〜１００００Å、例えば、５０００Åとした。
【００４１】
一方、電流を通じなかったゲイト電極３０９（Ｐチャネル型ＴＦＴ用ゲイト電極）には、陽極酸化物は形成されなかった。（図３（Ｂ））
さらに、フォトレジストのマスク３０６、３０７を剥離し、酒石酸のアンモニア溶液（ｐＨ＝６．９〜７．１）に基板を浸し、ゲイト電極３０８、３０９に電流を流して、バリヤ型の陽極酸化をおこなった。陽極酸化の条件は特開平５−２６７６６７に示される条件を使用した。この結果、ゲイト電極の側面と上面に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜３１１、３１２が厚さ１２００Å形成された。（図３（Ｃ））
【００４２】
このようにほぼ中性の溶液での陽極酸化によって得られる陽極酸化物は緻密で硬く、耐圧も高い。耐圧は陽極酸化時に印加した最高電圧の７０％以上である。このような陽極酸化物はバリヤ型陽極酸化物と呼ばれる。
そして、Ｎチャネル型ＴＦＴを形成する領域をフォトレジストのマスク３１３によって被覆し、イオンドーピング法によって、硼素を注入した。加速電圧は６５ｋＶ、ドーズ量は１×１０１５原子／ｃｍ２  とした。（図３（Ｄ））
【００４３】
ドーピング終了後、基板をドーピング装置チャンバーに残したまま、１ｔｏｒｒの圧力において、ＣｌＦ３  を流した。ＣｌＦ３  の流量は５００ｓｃｃｍとした。また、基板は１００℃に加熱した。このようにして、フォトレジストのマスク３１３をアッシング（灰化）したが、基板が加熱されていたために、反応が活発で、常温の場合に比較して、アッシング時間が１／３〜１／５と大幅に短縮できた。また、同時にドーピング装置のチャンバー内壁に付着していた硼素をも除去できた。
【００４４】
次に、ドーピング装置から基板を取り出し、ドライエッチング装置に移した。そして、ゲイト電極の周囲のバリヤ型陽極酸化物３１１、３１２および多孔質陽極酸化物３１０をマスクとしてドライエッチング法によって酸化珪素膜３０５をエッチングした。多孔質陽極酸化物３１０の下の酸化珪素膜はエッチングされずに残った。
【００４５】
さらに、燐酸、酢酸、硝酸の混合溶液（アルミ混酸）を用いて多孔質陽極酸化物のみをエッチングした。アルミ混酸はアルミニウムや多孔質陽極酸化物はエッチングするが、バリヤ型陽極酸化物被膜３１１、３１２はほとんどエッチングしない。本実施例では、ゲイト電極の周囲はバリヤ型陽極酸化物被膜で覆われているので、この工程でゲイト電極３０８、３０９には何ら変化がなかった。
【００４６】
その後、蓋谷、基板をイオンドーピング装置に戻し、Ｎチャネル型ＴＦＴの珪素領域３０３に燐を導入した。ここでは、ドーピングは２段階に分けておこなった。まず、１０〜３０ｋｅＶの比較的低い加速電圧で５×１０１４原子／ｃｍ２  の比較的高いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電圧が低いため、イオンの侵入深さが浅く、シリコンが露出している領域３１５を中心として燐が注入された。なお、この際、Ｐ型領域３１４にも燐がドーピングされるが、既にそれを打ち消すだけの硼素がドーピングされているので、Ｐ型領域３１４はＰ型のままである。
【００４７】
次に、６０〜９５ｋｅＶの比較的高い加速電圧で１×１０１２〜１×１０１４原子／ｃｍ２  の比較的低いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電圧が高いため、イオンが深くまで侵入し、ゲイト絶縁膜で覆われている領域３１６にも燐が注入された。
この結果、高濃度の燐がドーピングされた領域３１５と低濃度の燐がドーピングされた領域（すなわちＬＤＤ）３１６が形成された。（図３（Ｅ））
【００４８】
ドーピングされた不純物の活性化はレーザーを用いておこなった。レーザーとしては、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２  、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２  とした。この結果、Ｎ型およびＰ型領域が活性化された。特に、Ｎ型領域３１５、Ｐ型領域３１４のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
【００４９】
その後、全面に層間絶縁物３１６として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００〜６０００Å形成した。これは、窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、層間絶縁物３１６にコンタクトホールを形成し、チタンの電極・配線３１７を形成した。（図３（Ｆ））
【００５０】
【発明の効果】
本発明によって、半導体集積回路作製に用いるイオンドーピング装置のクリーニングが実に簡便におこなえるようになった。そのため、得られる半導体素子も異種元素による汚染が減少し、好ましい特性のものが、高い歩留りで得られるようになった。本発明によってもたらされる効果は上述の通りである。実施例では、ＴＦＴを中心に説明したが、通常の半導体集積回路においても同様な効果が期待できることは明らかであろう。このように本発明は工業上、有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いるイオンドーピング装置の概略を示す。
【図２】実施例１によるＴＦＴの作製工程断面図を示す。
【図３】実施例２によるＴＦＴの作製工程断面図を示す。
【符号の説明】
１          イオンドーピング装置のチャンバー
２          試料台
３          プラズマソース
４〜７      電極
８〜１０    電源
【図１】
0003609131.tif 000002
【図２】
0003609131.tif 000003
【図３】
0003609131.tif 000004