(57)【要約】【課題】  Ｓｉ含有膜の製造における幾つかの問題を解決すること。【解決手段】  シリコン合金およびドープシリコン膜が、ＩＩＩ族およびＶ族の原子の供給源としてＳｉを含有する化学前駆体を用いたイオン注入法によって調製される。好ましいドーパント前駆体には、（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群の中から選択される）が含まれる。好ましいイオン注入法によって、結晶膜を含めて、水素非添加のシリコン合金膜およびドープシリコン膜が製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープＳｉ含有膜を製造するためのイオン注入法であって、
基板上にＳｉ含有膜を形成するステップ、
前記基板の上流にイオン化チャンバを準備するステップ、
少なくとも１個のシリコン原子と、少なくとも１個のＩＩＩ族またはＶ族の原子とを含むドーパント前駆体を前記イオン化チャンバに導入するステップ、
前記ドーパント前駆体の少なくとも一部分をイオン化して、前記ドーパント前駆体に電磁エネルギーを与えることによってドーパント励起種を形成するステップ、
前記ドーパント励起種に磁場をかけて、質量選択されたドーパント励起種のサブ集団を生成するステップ、および
前記質量選択されたドーパント励起種のサブ集団の少なくとも一部を、前記Ｓｉ含有膜上に到達させ、ドープＳｉ含有膜を形成するステップを含むイオン注入法。
【請求項２】
前記Ｓｉ含有膜が結晶膜である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記結晶膜がシリコンカーバイド膜であり、
前記ドーパント前駆体が（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎおよび（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２からなる群の中から選択される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ドーパント前駆体が、（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群から選択される）からなる群の中から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ドーパント前駆体が、トリシリルアルシンおよびトリシリルホスフィンからなる群の中から選択される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ドーパント前駆体が（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ドープＳｉ含有膜を約１００℃〜約７００℃の範囲の温度に加熱するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ドープＳｉ含有膜の製造方法であって
Ｓｉ含有膜を形成するステップ、
（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群の中から選択される）からなる群の中から選択されたドーパント前駆体を含むガスからプラズマを生成するステップ、および
前記ドーパント前駆体の活性種を、イオン注入によって前記プラズマから前記Ｓｉ含有膜中に注入するステップを含む製造方法。
【請求項９】
前記ドーパント前駆体が、トリシリルアルシンおよびトリシリルホスフィンからなる群の中から選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記注入するステップが質量選択工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記注入するステップがプラズマ浸漬を含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体産業において有用なシリコン含有膜に関し、特に、化合物膜またはドープ膜の供給源としてシリコンを含有する化学前駆体を用いてドープシリコンおよびシリコン合金膜を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンおよびシリコン含有材料（例えば、シリコンゲルマニウム、シリコンゲルマニウムカーボン、シリコンカーボン合金、シリコンカーバイドなど）は、今日製造されている超小型電子デバイスに広く用いられている。これらの材料の多くは集積回路内で、その固有の元素組成に応じた電子バンドギャップを有する半導体膜として働く。主にＩＩＩ族およびＶ族の元素から得られるドーパント元素を組み込むことにより、これらの半導体をｐ型（電子欠損）およびｎ型（電子リッチ）の半導体に変えることができる。これらのドープされた材料は、いくつかの超小型回路デバイス、例えばトランジスタ用の構成単位となる。
【０００３】
シリコン含有（「Ｓｉ含有」）材料を電気的に活性なＩＩＩ族およびＶ族元素の原子でドープするには、（１）イオン注入、（２）化学気相成長中のインサイチュ（in situ）ドーピング、および（３）固体源拡散（solid source diffusion）の３つの方法がある。イオン注入法では、反応チャンバ内のドーパント前駆体を分解してドーパントイオンを形成し、次に、磁場を用いて質量選択を行う。次に、これらの質量選択された種を、その工程の引出電圧によって決まる入射エネルギーを用いて、荷電種のビームにコリメートする。このビームをＳｉ含有材料上に当てることによって、ドーピングが行なわれる。ホウ素のイオン注入は、通常はジボラン（Ｂ２Ｈ６）、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、同位体的に高めた１１Ｂの三フッ化ホウ素、およびデカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）などのドーパント前駆体を用いて行なわれる。リンおよびヒ素の典型的なドーパント前駆体は、それぞれホスフィン（ＰＨ３）およびアルシン（ＡｓＨ３）である。
【０００４】
化学気相成長（ＣＶＤ）法では、Ｓｉ含有材料の堆積中にドーパント前駆体をＣＶＤチャンバに供給することにより、Ｓｉ含有材料をそのままで（in situ）ドープすることができる。シリコンベースの材料のインサイチュドーピング用の典型的なドーパント前駆体には、ジボラン、ホスフィンおよびアルシンが含まれる。
【０００５】
固体源拡散の適用例においては、Ｓｉ含有材料中に組み込むべき原子を、ドープする材料の表面上に比較的純粋な形で堆積させるか、またはドープする材料の表面上に堆積させる高ドープシリコン含有膜の成分とする。次に、このように堆積させたドーパント原子を、後続の熱アニール／打ち込み工程ステップ中にＳｉ含有材料中に拡散させる。ドーパントを含有する被覆層を堆積させるための典型的なドーパント源には、ジボラン、アルシンおよびホスフィンが含まれる。固体拡散源（solid diffusion source）の例には、高ドープ非晶質シリコン、およびドープされたリンに富むホウサンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）が含まれる。
【０００６】
前述のドーピング法は、ｎ型およびｐ型のシリコンベースの半導体材料を製造する業界で広く使用されている。これらいずれの方法にも、制限および欠点がある。例えば、通常のドーパント前駆体を用いると、しばしば望ましくない元素が導入される。ジボランやホスフィンなど水素化物のドーパント前駆体の場合には、イオン注入中に形成される部分的に水素添加された様々な種によって「マスエンベロープ（mass envelope）」が生成され、それから所望のドーパント種を選択することは困難である。この問題は、フラグメント（fragment）の全質量が非常に小さいこと、水素添加された様々な種（例えば、ＰＨ２＋、ＰＨ＋、Ｐ＋など）の質量が異なること、ならびに同位体（例えば、ホウ素には、自然存在量の高い２種の安定した同位体、１１Ｂおよび１０Ｂがある）の質量がオーバーラップしていることに起因する。インサイチュＣＶＤおよび拡散源のドーピングに水素化物のドーパント前駆体を使用することには、しばしば欠点があり、例えば、（１）低い膜堆積温度でドーパントの注入が不十分になる（特にヒ素の場合）、（２）多結晶シリコンベースの材料の粒界に沿ってドーパント原子が偏析する、（３）特に低い温度で、インサイチュドーパント前駆体の濃度が増加するにつれて多結晶材料の堆積速度が低下する、（４）特に堆積温度が低い場合、シリコンベースの材料中に存在するドーパント原子の全濃度に対する電気的に活性なドーパント種の割合が低くなり、サーマルバジェットを消費する別の活性化ステップが必要になる、（５）ドーパントを打ち込み、ｐ−ｎ接合を形成するための後続の熱処理の後、部分的に注入されたドーパント原子の性質によって複数の拡散経路が生じるために、ドーパント原子の拡散に対する制御が不十分になる（すなわち、ドーパント原子が、粒界および／または膜表面に沿って注入されるだけでなく、シリコンベースの材料の結晶構成中に置換によって注入される）、および／または（６）特に低い堆積温度で、固体に対する溶解度に応じてシリコンベースの材料内に注入することができる電気的に活性化されたドーパント原子の全濃度に対する制限がある。
【０００７】
一般に利用されるｎ型のドーパント前駆体またはドーパント源には、ホスフィンおよびアルシンが含まれる。水素化物のドーパント源について先に列挙した問題に加えて、ハロゲン化物の供給源は、特に低い堆積温度でシリコンベースの材料がハロゲン化物の元素で汚染されること、および／または前駆体の揮発性のためにドーパント源を反応チャンバに到達させるのが難しいことなど、他の困難を伴う。ハロゲン化物の多くは、低揮発性の液体であり、前駆体を到達させるためにバブラ（bubbler）の使用が必要となる。このことはまた、再現性の問題をもたらす。
【０００８】
米国特許第４，９１０，１５３号は、比較的低い堆積温度で負にドープされた水素添加された非晶質シリコン合金の製造に関するものである。このような水素添加された非晶質シリコン合金は、一般に１０原子％以上の水素を含み、これはある種の感光装置の用途には望ましい。（米国特許第４，９１０，１５３号の従来技術の部分に引用されている）米国特許第４，４９１，６２６号を参照のこと。トリシリルアルシンおよびトリシリルホスフィンのドーパントとしての使用は、米国特許第４，９１０，１５３号に開示されているが、この特許は、水素非添加のＳｉ含有材料をドープするとき、またはポリシリコンやエピタキシャルシリコンなどの結晶Ｓｉ含有材料をドープするときに生じる前述の諸問題には対処していない。米国特許第４，２００，６６６号は、トリシリルアミンを用いた水素添加された窒化シリコンの堆積に関するものであるが、水素非添加のＳｉ含有材料を製造するための方法は開示していない。
【０００９】
従って、シリコン合金、ドープ非晶質シリコン、ポリシリコン、エピタキシャルシリコンなどのＳｉ含有膜の製造については、幾つかの問題が残っている。
【特許文献１】米国特許第４，２００，６６６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４９１，６２６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９１０，１５３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６５３，８１１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０５１，０７３号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１８６，０９１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、少なくとも１個のシリコン原子、および少なくとも１個のＩＩＩ族またはＶ族の原子を含む化学前駆体を用いて、ドープＳｉ含有膜を製造することが可能であることを発見した。
【００１１】
本発明の別の態様は、ドープＳｉ含有膜を製造するためのイオン注入法であって、
基板上にＳｉ含有膜を形成するステップ、
前記基板の上流にイオン化チャンバを準備するステップ、
少なくとも１個のシリコン原子と、少なくとも１個のＩＩＩ族またはＶ族の原子とを含むドーパント前駆体を前記イオン化チャンバに導入するステップ、
前記ドーパント前駆体の少なくとも一部分をイオン化して、前記ドーパント前駆体に電磁エネルギーを与えることによってドーパント励起種を形成するステップ、
前記ドーパント励起種に磁場をかけて、質量選択されたドーパント励起種のサブ集団を生成するステップ、および
前記質量選択されたドーパント励起種のサブ集団の少なくとも一部を、前記Ｓｉ含有膜上に到達させ、ドープＳｉ含有膜を形成するステップを含むイオン注入法を提供する。
【００１２】
本発明の別の態様は、ドープＳｉ含有膜の製造方法であって、
Ｓｉ含有膜を形成するステップ、
（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群の中から選択される）からなる群の中から選択されたドーパント前駆体を含むガスからプラズマを生成するステップ、および
前記ドーパント前駆体の活性種を、イオン注入によって前記プラズマから前記Ｓｉ含有膜中に注入するステップを含む製造方法を提供する。
【００１３】
本発明のこれら、およびその他の態様は、以下でさらに詳細に記載する好ましい実施の形態によって理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態について以下に図面を参照して説明する。
【００１５】
少なくとも１個のシリコン原子ならびに少なくとも１個のＩＩＩ族および／またはＶ族の原子からなる化学前駆体を、開示するイオン注入法で使用することが好ましい。「ＩＩＩ族」という用語は周期律表のＩＩＩ族の元素を意味し、したがってＢ、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＴｌが含まれる。「Ｖ族」という用語は周期律表のＶ族の元素を意味し、したがってＮ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉが含まれる。好ましい化学前駆体には、（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群の中から選択される）が含まれる。「ドーパント前駆体」という用語は、本明細書では、電気的に活性なドーパント、例えばホウ素、ヒ素、リンおよびアンチモンからなる群の中から選択される元素を含む化学前駆体のグループを意味するために用いる。「ドーパント前駆体」という用語はまた、窒素ドープＳｉＣなどの窒素ドープ膜を製造する状況においては、窒素原子を含む化学前駆体をも含む。こうした化学前駆体は、商業的に入手することも、当分野の技術者に周知の方法で調製することもできる。
【００１６】
トリシリルアルシン（（ＳｉＨ３）３Ａｓ、およびそれを重水素化したもの）、ならびにトリシリルホスフィン（（ＳｉＨ３）３Ｐ、およびそれを重水素化したもの）は、本明細書に記載する合金およびドープＳｉ含有膜を製造するのに特に好ましいドーパント前駆体である。こうした前駆体は、当分野の技術者に周知の方法で製造することが可能である。例えば、米国特許第４，９１０，１５３号の実施例１２および１３を参照のこと。その特許出願の全体を、参照として、特に化学前駆体の調製を記載する目的で、本明細書に組み込む。Ｎ−Ｈ結合を含まない窒素含有化学前駆体は、ＩＩＩ−Ｖ化合物の半導体材料にとって、また窒素ドープシリコンカーバイド（ＳｉＣ）膜の製造にとって好ましいドーパント源である。こうした好ましい前駆体の例には、トリシリルアミンおよびテトラシリルヒドラジンが含まれる。
【００１７】
いくつかの実施の形態では、ドーパント前駆体を、シリコン源、ゲルマニウム源、酸素源および／または炭素源と組み合わせて用いることが好ましい。「元素供給源（Elemental source）」とは、当該の特定元素の供給源のことである。本明細書に開示するドーパント前駆体は元素供給源として働くことができるが、混乱を避けるため、本明細書で用いる「元素供給源」という用語には、先にドーパント前駆体として特定した化合物は含まない。
【００１８】
好ましい元素供給源の例には、シリコン源、ゲルマニウム源および炭素源が含まれる。シリコン源は、イオン注入法で基板上に堆積させるシリコン原子の供給源として用いることができる化合物である。好ましいシリコン源には、シラン、ジシランおよびトリシランが含まれ、トリシランがより好ましい。ゲルマニウム源は、イオン注入法で基板上に堆積させるゲルマニウム原子の供給源として用いることができる材料である。好ましいゲルマニウム源には、ゲルマン、ジゲルマンおよびトリゲルマンが含まれ、ジゲルマンがより好ましい。炭素源は、イオン注入法で基板上に堆積させる炭素原子の供給源として用いることができる化合物である。好ましい炭素源には、炭化水素類、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタンなどが含まれる。好ましい前駆体化合物は、２種以上の元素の供給源として働く。例えば、テトラシリルメタン、トリシリルメタン、ジシリルメタン、シリルメタン、ジメチルシラン、トリメチルシランおよびテトラメチルシランは、炭素源としてもシリコン源としても働くことができる。以下の議論では、特に明記しない限り、化学前駆体は任意に化学前駆体の混合物であってもよく、また任意に１種または複数の元素供給源を含んでもよいことを理解されたい。
【００１９】
本明細書に記載する１種または複数の前駆体と組み合わせて用いる元素供給源の量は、堆積させる膜に望まれるＩＩＩ族またＶ族の元素の量に応じて、広範囲のものとすることができる。ドーパント前駆体は、化学前駆体と元素供給源の総量に対して、０〜９９．９９９９９９重量％の範囲の量の元素供給源を含む。シリコン源、ゲルマニウム源および／または炭素源の量が低いか、またはゼロの場合、ドーパント前駆体が主な、または唯一のシリコン供給源となることがあり、比較的多量のＩＩＩ族またはＶ族の元素を含む合金膜を形成することができる。一方、シリコン源、ゲルマニウム源および／または炭素源がきわめて高いレベルであると、ドーパント前駆体は主に、膜のｎ型またはｐ型ドーピングを構成するのに有効な量だけ膜の中に取り込まれるＩＩＩ族またはＶ族の原子の供給源として働く。炭素源を用いる場合には、ドーパント前駆体およびシリコン源と共に使用して、ＳｉＣ材料、好ましくは窒素ドープＳｉＣを堆積させることが好ましい。本明細書では、「ＳｉＣ」、「ＳｉＮ」、「ＳｉＧｅ」、「ＳｉＯＮ」、「ＳｉＧｅＣ」などは、示された元素を様々な割合で含む材料を表す。例えば、「ＳｉＣ」は、シリコン、炭素、および任意に他の元素、例えば窒素を含む材料である。「ＳｉＣ」、「ＳｉＮ」、「ＳｉＧｅ」、「ＳｉＯＮ」および「ＳｉＧｅＣ」は、それ自体は化学式ではなく、したがって示された元素を特定の割合で含む材料に限定されない。
【００２０】
ドーパント前駆体を基板表面に到達させるには、内部に基板を配置した適切なチャンバにドーパント前駆体を導入することによって行うことが好ましい。チャンバ内の堆積条件を確立し、ドーパント前駆体を基板表面に供給することによって、高品質のＳｉ含有膜を基板上に堆積させることができる。当分野の技術者に周知の様々な堆積法に従って堆積を適切に実施することができる。開示の方法は、好ましくはドーパント前駆体をガス、例えば供給ガスの形で、またはその成分としてチャンバに供給することによって、適切に実行することができる。
【００２１】
好ましい一実施の形態は、ドープＳｉ含有膜を製造するためのイオン注入法を提供する。例示的なイオン注入装置の概略図を図１に示す。図１を参照すると、好ましい実施の形態では、本発明に記載するドーパント前駆体を、減圧イオン加速チャンバ４０の上流側の末端近くに配置されたイオン化チャンバ３０に供給ライン２０によって接続された容器１０に入れる。容器１０から供給ライン２０を経由するドーパント前駆体の流れは、好ましくはバルブを備えた、より好ましくは質量流量制御装置を備えたマニホールド４５によって、制御され得る。ドーパント前駆体を濃縮した形またはヘリウムなどのキャリヤガスで希釈した形で、あるいは別の化学前駆体との混合物として、容器１０に入れてもよい。図１は容器１０を１つだけ示しているが、キャリヤガスおよび／または別の化学前駆体を入れるために、追加の容器を使用してもよい。追加の容器はそれぞれ、共通の供給ラインに接続されても、個別のマニホールドを介してイオン化チャンバに接続されてもよい。
【００２２】
ドーパント前駆体をイオン化チャンバ３０内でイオン化して、電磁エネルギー、例えば無線周波数エネルギーをガスに加えることによって、質量の異なる様々なドーパント励起種、例えばドーパントイオンおよび／または分子フラグメントを生成する。これらの種は、チャンバ４０を通って加速され、図１に点線５０で示す一般的な経路に沿って減圧質量分離チャンバ６０に入る。チャンバ６０は、質量に基づいて種を互いに分離する分析磁石（図示せず）を備えていることが好ましい。分析磁石の磁場の強さを変えることによって、所望の質量を有するドーパント励起種のサブ集団が選択され、一般には図１に点線８０で示される経路に沿って、チャンバ６０に接続された減圧チャンバ７０の中に向かって下降する。所望の質量をもたない残りの種は選択されず、サブ集団の一部を形成することはなく、それらの経路は一般に、図１の点線９０および１００で示される。チャンバ７０の末端に取り付けられたチャンバ１２０の中に入れられた基板１１０上のＳｉ含有膜を、チャンバ７０から出る質量選択されたドーパント励起種に曝すことによって、イオン注入を用いてドープする。
【００２３】
好ましいドーパント前駆体に適用可能な別のイオン注入法は、プラズマソースイオン注入（「ＰＳＩＩ」）としても知られる、プラズマ浸漬イオン注入（「ＰＩＩＩ」）である。この技術は当分野の技術者には周知であり、例えば、米国特許第６，１８６，０９１号、第６，０５１，０７３号、および第５，６５３，８１１号を参照のこと。これらすべてを、特にＰＩＩＩ法について記載する目的で、参照によって、ここに組み込む。ＰＩＩＩのツールおよび適用技術は図１に示すものとは異なるが、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（カリフォルニア州キャンベル）から市販されている。個々のツールの操作指示に従ってツールにドーパント前駆体の供給源を供給することによって、ＰＩＩＩのツールを用いてドーパント原子をＳｉ含有膜中に注入することができる。
【００２４】
イオン注入によってドープされるＳｉ含有膜は、非晶質シリコン膜、結晶シリコン膜（単結晶または多結晶）、ＳｉＮ膜またはＳｉＣ膜であることが好ましい。好ましい化学前駆体は、（Ｈ３Ｓｉ）３−ｘＭＲｘ、（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ、および（Ｈ３Ｓｉ）４Ｎ２（ここで、ＲはＨまたはＤであり、ｘは０、１または２であり、ＭはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、ＡｓおよびＳｂからなる群の中から選択される）からなる群の中から選択される。好ましいドーパント前駆体の例には、トリシリルアルシン、トリシリルホスフィン、トリシリルアミンおよびテトラシリルヒドラジンが含まれる。得られるドープＳｉ含有膜は、好ましくは約１ｐｐｂ〜約１，０００ｐｐｍ、より好ましくは１００ｐｐｂ〜約１００ｐｐｍの範囲の量のドーパント原子、好ましくはヒ素またはリンを含む。ドーパントの量は、注入時間、およびドーパント前駆体を装置に供給する速度を変えることによって、通常の実験法によって制御され得る。
【００２５】
ドーパントイオンを単結晶Ｓｉ含有膜の中に注入する工程は、結晶構造に損傷を与えることがある。Ｐｅｔｅｒ  Ｖａｎ  Ｚａｎｔ、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」、第４版、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ、ニューヨーク、（２０００年）、３４９〜３５１頁を参照のこと。結晶の損傷は、損傷を回復させるのに有効な温度および時間で、ドープＳｉ含有膜をアニールすることによって回復され得る。温度は、ドーパントの不要な拡散を最小限に抑えながら、適度な時間での回復が容易になるように選択されるべきである。好ましくは、アニールは、約１００℃〜約７００℃、より好ましくは約３００℃〜約６５０℃の範囲の温度で、約２分間〜約１時間の範囲の時間行われる。
【００２６】
本明細書に記載するドーパント前駆体の使用は、ｐ型およびｎ型のシリコンベースの材料を製造するための改善された方法、および、直接的な結果として、シリコンベースの半導体デバイスを製造するための改善された方法を提供する。例えば、これらの前駆体の使用は、ＩＩＩ族およびＶ族の元素のイオン注入に対して、いくつかの利点をもたらすことができる。ＰＨ２＋、ＰＨ２＋、ＡｓＨ２＋、ＡｓＨ２＋などと比べると、注入すべきドーパント原子とシリコンの両方を含み、不要な元素は含まない、より高い質量のフラグメントを生成することができる。これによって、一般に使用される水素化物のドーパント源に比べて分解能が改善された、高い質量を有するフラグメントの選択が可能になる。表面に注入される追加のシリコン原子は、低いアニール温度および／またはより短いアニール時間での注入損傷の回復を可能にすることによって利益をもたらすことができる。十分に高い濃度では、追加のシリコン原子は、注入される単結晶シリコンベースの材料の結晶格子内で、イオンビームのチャネリングを防止するのに役立つことができる。また、注入される種の質量が高いほど、注入される材料中のドーパントプロファイルをより良好に制御することができるようになる。
【００２７】
また、本明細書に記載するドーパント前駆体の使用は、好ましいことに、ＣＶＤ法によるシリコンベースの材料のインサイチュドーピングに対していくつかの利点をもたらす。例えば、ＡｓＨ３、ＰＨ３などを使用するのに比べて、特に低い堆積温度で、ドーパントがシリコンベースの材料中に高い効率で注入される。ドーパント前駆体中のシリコン−ドーパントの結合も手伝って、こうした高いドーパントレベルを、薄く均一な膜において制御可能な状態で得ることができる。
【００２８】
また好ましいことに、本明細書に記載するドーパント前駆体の使用によって、通常のドーパント前駆体に比べて、多結晶シリコンベースの材料中でのドーパント原子の粒界への偏析が減少する。ドープ多結晶材料の場合に、特に低い温度で、水素化物のドーパント源の化学物質に比べて高い堆積速度が得られる。同様に、好ましい前駆体によって、特に低い温度で、堆積した状態のシリコンベースの材料中で、水素化物のドーパント源の化学物質に比べて高い割合で電気的に活性なドーパント種が得られる。また好ましい前駆体によって、置換して注入されるドーパント原子の割合が高まり、粒界に沿ったドーパント原子の濃度が減少するため、後続のｐ−ｎ接合形成後のドーパント原子の分布に対する改善された制御が可能となる。ドーパント前駆体の化学的特性（例えば、より高い全溶解度）によって、特に低い堆積温度で、単結晶または多結晶材料中でより高い全ドーパント濃度が達成されることが好ましい。好ましいドーパント前駆体は、堆積させるべき元素（すなわちシリコンおよびドーパント）と水素のみを含み、水素は堆積処理中に除去されることが好ましい。好ましいドーパント前駆体の使用によって、特に低い堆積温度で、ハロゲン化物の供給源に比べて、高い分解効率を得ることもできる。とりわけ、好ましい前駆体の高い反応性および低い表面の移動度により、特に低い堆積温度で、水素化物の供給源に比べて、堆積した状態のドーパントの均一性が改善される。ドーパント前駆体の分子構造は、所望の電気的特性をもたらすことに加えて、得られるドープＳｉ含有材料内の局部的なレベルへの応力を緩和するのにも役立つ。
【００２９】
窒素ドーピングについては、トリシリルアミンおよびテトラシリルヒドラジンは、有利なことに、低い堆積温度で除去することが困難なＮ−Ｈ結合を含まず、ドーパント前駆体中に存在するＳｉ原子によって、低温のＳｉＣに関して高い成長速度を得易くすることができる。低温で堆積されるＳｉＣのＣＶＤ堆積用の窒素源として、トリシリルアミンおよび／またはテトラシリルヒドラジンを用いると、窒素原子をＳｉＣ中に注入するための別の方法を提供することから、イオン注入、窒素分子またはアンモニアの使用を必要とする現行のドーピング技術に勝る利点が得られる。
【００３０】
前述の発明を特定の好ましい実施の形態として記載したが、当分野の技術者には、本明細書の開示内容からその他の実施の形態が明らかとなろう。したがって、本発明は、好ましい実施の形態の詳細な説明によって特定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ特定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】好ましいイオン注入装置を示す概略図（縮尺は一定でない）である。
【図１】
2008252104.tif 000003