(57)【要約】【課題】安定して低濃度ドーピングが可能で、再現性に優れたプラズマドーピング方法及び装置を提供する。【解決手段】真空容器１内にガス供給装置２より所定のガスを導入しつつポンプ３で排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、高周波電源５により高周波電力を、コイル８に印加すると、真空容器１内にプラズマが発生する。その後、真空容器１内の圧力を徐々に下げるとともに高周波電力を徐々に増加し、試料電極６上に載置された基板９に対して低濃度のプラズマドーピングを行う。【選択図】　図１
2004128210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させること
を特徴とするプラズマドーピング方法。
【請求項２】
プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、プラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させ、かつ、制御パラメータの変化を１秒乃至５秒かけて行うこと
を特徴とするプラズマドーピング方法。
【請求項３】
プラズマを発生させたままの状態で、ガス種を、ヘリウム以外の不活性ガスを含むガスからヘリウムを含むガスに変化させることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項４】
プラズマを発生させたままの状態で、ガス種を、ドーピング原料ガスを含まないガスからドーピング原料ガスを含むガスに変化させることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項５】
プラズマを発生させたままの状態で、圧力を第一の圧力から第二の圧力へ変化させるプラズマドーピング方法であって、第一の圧力よりも第二の圧力の方が低いことを特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項６】
プラズマを発生させたままの状態で、高周波電力の大きさを第一の電力から第二の電力へ変化させるプラズマドーピング方法であって、第一の電力よりも第二の電力の方が大きいこと
を特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項７】
ヘリウム以外の不活性ガスとして、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノン（ゼノン）のうち少なくともひとつのガスを用いることを特徴とする請求項３記載のプラズマドーピング方法。
【請求項８】
第一の圧力が１乃至１０Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至１Ｐａであることを特徴とする請求項５記載のプラズマドーピング方法。
【請求項９】
第一の圧力が２乃至５Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至０．５Ｐａであることを特徴とする請求項５記載のプラズマドーピング方法。
【請求項１０】
第一の電力が、第二の電力の１／１００乃至１／２であることを特徴とする請求項６記載のプラズマドーピング方法。
【請求項１１】
第一の電力が、第二の電力の１／２０乃至１／５であることを特徴とする請求項６記載のプラズマドーピング方法。
【請求項１２】
真空容器内にドーピング原料ガスを供給せず、固体状の不純物から発生させたドーピング原料により試料または試料表面の膜中に不純物を導入すること
を特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項１３】
試料がシリコンよりなる半導体基板であり、不純物が砒素、燐、ボロン、アルミニウムまたはアンチモンであること
を特徴とする請求項１または２記載のプラズマドーピング方法。
【請求項１４】
真空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容器内に試料を載置するための試料電極と、プラズマ発生装置と、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路と、プラズマ発生装置にプラズマ発生装置用整合回路を介して高周波電力を供給する高周波電源とを備えたこと
を特徴とするプラズマドーピング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不純物を半導体基板等の固体試料の表面に導入するプラズマドーピング方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
不純物を固体試料の表面に導入する技術としては、例えば、特許文献１に示されているように、不純物をイオン化して低エネルギーで固体中に導入するプラズマドーピング法が知られている。
【０００３】
以下、図５を参照しながら従来の不純物導入方法としてのプラズマドーピング法について説明する。
【０００４】
図５は、従来のプラズマドーピング法に用いられるプラズマドーピング装置の概略構成を示している。図５において、真空容器１内に、シリコン基板よりなる試料９を載置するための試料電極６が設けられている。真空容器１内に所望の元素を含むドーピング原料ガス、例えばＢ２Ｈ６を供給するためのガス供給装置２、真空容器１内の内部を減圧するポンプ３が設けられ、真空容器１内を所定の圧力に保つことができる。マイクロ波導波管１７より、誘電体窓としての石英板７を介して、真空容器１内にマイクロ波が放射される。このマイクロ波と、電磁石１８から形成される直流磁場の相互作用により、真空容器１内に有磁場マイクロ波プラズマ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ）１９が形成される。試料電極６には、コンデンサ２０を介して高周波電源１０が接続され、試料電極６の電位が制御できるようになっている。
【０００５】
このような構成のプラズマドーピング装置において、ガス供給装置２から導入されたドーピング原料ガス、例えばＢ２Ｈ６は、マイクロ波導波管１７及び電磁石１８から成るプラズマ発生手段によってプラズマ化され、プラズマ１９中のボロンイオンが高周波電源１０によって試料９の表面に導入される。
【０００６】
このようにして不純物が導入された試料９の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、ＣＶＤ装置等により試料９上にゲート電極を形成すると、例えばＭＯＳトランジスタが得られる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許４９１２０６５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０９８６８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方式では、低濃度ドーピングが安定的に行えず、処理の再現性が悪いという問題点があった。ドーピング原料ガスを用いて低濃度ドーピングを行うには、真空容器内の圧力を下げるとともに、ドーピング原料ガスの分圧を小さくする必要がある。この場合、一般にはドーピング原料ガスを不活性ガスであるヘリウムで希釈する。ヘリウムイオンはスパッタリングイールドが小さいため、試料へのイオン照射ダメージが小さいという利点があるためである。ところが、ヘリウムガスは低圧力では放電が開始しにくいという難点があり、所望の低濃度ドーピング条件で処理することが難しかった。
【０００９】
また、ドーピング原料ガスを用いずに不純物固体を用いて低濃度ドーピングを行うに際しても、真空容器内の圧力を下げる必要がある。不活性ガスとしてアルゴンを用いる場合には、ヘリウムに比べると低圧力でも放電が開始しやすいものの、所望の低濃度ドーピング条件で処理することが難しいことについては、ドーピング原料ガスを用いる場合と同様である。
【００１０】
一方、特許文献２には、アルゴンガスを用いたスパッタリング装置において、着火ステップにおける真空容器内の圧力を高くして着火を確実に行う方法が記されているが、これを、プラズマドーピングのような、不純物に極めて敏感なプロセスにそのまま適用することはできない。
【００１１】
確かに、着火性を改善するには、着火ステップにおける真空容器内の圧力を高くするなどして、着火ステップの放電条件とドーピングステップの放電条件を別条件とすることが有効であるが、圧力などを変化させたときの放電インピーダンスの変化が大きく、高周波電力のインピーダンス整合を行うための整合回路の動作が追従せず、大きな反射電力が発生してしまうという問題点があった。これは、一般に、整合回路は２つの可変インピーダンス素子として可動部をもつ可変コンデンサ（マイクロ波を用いる場合はスタブ）を用いているので、モーターが回転してインピーダンスを変化させるのに秒オーダーの時間を要するということに起因している。反射電力の発生は、処理の再現性を低下させる原因となる。また、ノイズの発生の原因となる場合もあり、機器の誤動作を招くこともあった。或いは、可変コンデンサ（またはスタブ）の回転（運動）が行き過ぎて、プラズマが消滅してしまう場合もあった。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、安定して低濃度ドーピングが可能で、再現性に優れたプラズマドーピング方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明のプラズマドーピング方法は、プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させることを特徴とする。
【００１４】
本願の第２発明のプラズマドーピング方法は、プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、プラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させ、かつ、制御パラメータの変化を１秒乃至５秒かけて行うことを特徴とする。
【００１５】
本願の第１または第２発明のプラズマドーピング方法において、好適には、プラズマを発生させたままの状態で、ガス種を、ヘリウム以外の不活性ガスを含むガスからヘリウムを含むガスに変化させることが望ましい。この場合、好適には、ヘリウム以外の不活性ガスとして、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノン（ゼノン）のうち少なくともひとつのガスを用いることが望ましい。
【００１６】
或いは、プラズマを発生させたままの状態で、ガス種を、ドーピング原料ガスを含まないガスからドーピング原料ガスを含むガスに変化させてもよい。
【００１７】
或いは、プラズマを発生させたままの状態で、圧力を第一の圧力から第二の圧力へ変化させるに際して、第一の圧力よりも第二の圧力の方が低くなるようにしてもよい。この場合、好適には、第一の圧力が１乃至１０Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至１Ｐａであることが望ましい。更に好適には、第一の圧力が２乃至５Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至０．５Ｐａであることが望ましい。
【００１８】
或いは、プラズマを発生させたままの状態で、高周波電力の大きさを第一の電力から第二の電力へ変化させるに際して、第一の電力よりも第二の電力の方が大きくなるようにしてもよい。この場合、好適には、第一の電力が、第二の電力の１／１００乃至１／２であることが望ましい。更に好適には、第一の電力が、第二の電力の１／２０乃至１／５であることが望ましい。
【００１９】
或いは、真空容器内にドーピング原料ガスを供給せず、固体状の不純物から発生させたドーピング原料により試料または試料表面の膜中に不純物を導入してもよい。
【００２０】
本願の第１または第２発明のプラズマドーピング方法は、試料がシリコンよりなる半導体基板であり、不純物が砒素、燐、ボロン、アルミニウムまたはアンチモンである場合にとくに有効なプラズマドーピング方法である。
【００２１】
本願の第３発明のプラズマドーピング装置は、真空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容器内に試料を載置するための試料電極と、プラズマ発生装置と、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路と、プラズマ発生装置にプラズマ発生装置用整合回路を介して高周波電力を供給する高周波電源とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００２３】
図１に、本発明の第１実施形態において用いたプラズマドーピング装置の断面図を示す。図１において、真空容器１内に、ガス供給装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気を行い、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を試料電極６に対向した誘電体窓７の近傍に設けられたプラズマ発生装置としてのコイル８に供給することにより、真空容器１内に誘導結合型プラズマが発生し、試料電極６上に載置された試料としてのシリコン基板９に対してプラズマドーピング処理を行うことができる。また、試料電極６に高周波電力を供給するための高周波電源１０が設けられており、試料としての基板がプラズマに対して負の電位をもつように、試料電極６の電位を制御することができるようになっている。ターボ分子ポンプ３及び排気口１１は、試料電極６の直下に配置されており、また、調圧弁４は、試料電極６の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する昇降弁である。試料電極６は、４本の支柱１２により、真空容器１に固定されている。なお、誘電体窓７の主成分は石英ガラスである。また、高周波電源５とコイル８の間にプラズマ発生装置用整合回路１３が設けられている。
【００２４】
図２にプラズマ発生装置用整合回路１３の詳細図を示す。高周波電力が供給されると、センサー１４からの信号に応じて、演算１５は制御電圧をトロイダルコア１６に出力する。すると、トロイダルコア１６の透磁率が変化するため、高周波系のインダクタンスが変化し、望ましい整合状態へと移行することができる。整合に要する時間は１ｍｓｅｃ以下である。これは、このプラズマ発生装置用整合回路１３が、可動部をもたず、電気的な信号のみでインピーダンスを可変できるトロイダルコア１６を用いているためである。
【００２５】
基板９を試料電極６に載置した後、試料電極６の温度を１０℃に保ちつつ、真空容器１内にヘリウムガスを５０ｓｃｃｍ、ドーピング原料ガスとしてのジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを３ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を第一の圧力＝２Ｐａに制御しながら、プラズマ源としてのコイル８に高周波電力を１５０Ｗ供給することにより、真空容器１内にプラズマを発生させた。高周波電力の供給を開始してから０．１秒後に、プラズマを発生させたままの状態で、真空容器１内を第一の圧力（２Ｐａ）よりも低い第二の圧力＝１Ｐａにするために調圧弁を制御し、０．０７秒後に高周波電力を８００Ｗまで高めるとともに、試料電極に２００Ｗの高周波電力を供給することにより、ボロンを基板９の表面近傍に導入することができた。この処理のタイムチャートを図３に示す。このような処理を１００回連続して行ったところ、ドーピング濃度の平均値は２．５×１０１３ａｔｍ／ｃｍ２であり、そのばらつきは±１．４％であった。
【００２６】
比較のため、従来の可変コンデンサを用いた整合回路で同様の条件で処理したところ、制御パラメータである圧力及び高周波電力を変化させたタイミングで大きな反射波が生じ、この反射波がばらつくために、１００回連続して処理を行った際のドーピング濃度の平均値は２．４×１０１３ａｔｍ／ｃｍ２であり、そのばらつきは±２．８％と大きかった。図３には、本実施形態と従来例における反射波の様子も示してある。
【００２７】
このように、プラズマの着火を、ドーピングステップにおける圧力よりも高い圧力で行うことにより、安定した着火を実現することが可能となり、試料へのイオン照射ダメージが小さいヘリウム主体のプラズマを用いて、安定して低濃度ドーピングを行えるようになった。また、プラズマを着火させるステップにおいて、プラズマ源に供給する高周波電力を小さくしたことで、着火ステップにおける試料への悪影響を少なくすることができた。更に、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を用いたため、制御パラメータを変化させても大きな反射波が生じず、再現性に優れた処理が行えた。
【００２８】
以上述べた本発明の第１実施形態において、プラズマを着火させるステップにおいてヘリウム以外の不活性ガスを供給してもよい。この場合、ヘリウム以外の不活性ガスは、一般にヘリウムよりも着火下限圧力が低いので、より低圧力にてプラズマの着火が行えるという利点がある。
【００２９】
また、プラズマを着火させるステップにおいて、真空容器内にドーピング原料ガスを供給しないようにしてもよい。この場合も、着火ステップにおける試料への悪影響を少なくすることができるという利点がある。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照して説明する。
【００３１】
本発明の第２実施形態において用いたプラズマドーピング装置は、図１及び図２と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
基板９を試料電極６に載置した後、試料電極６の温度を１０℃に保ちつつ、真空容器１内にヘリウムガスを５０ｓｃｃｍ、ドーピング原料ガスとしてのジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを３ｓｃｃｍ供給し、真空容器１内の圧力を第一の圧力＝２Ｐａに制御しながら、プラズマ源としてのコイル８に高周波電力を２００Ｗ供給することにより、真空容器１内にプラズマを発生させた。高周波電力の供給を開始してから０．５秒後に、プラズマを発生させたままの状態で、真空容器１内を第一の圧力（２Ｐａ）よりも低い第二の圧力＝１Ｐａにするために調圧弁の開度を徐々に大きくするとともに、高周波電力を８００Ｗまで徐々に高めた。このように、制御パラメータを２．０秒かけてゆっくりと変化させた後、試料電極に２００Ｗの高周波電力を供給することにより、ボロンを基板９の表面近傍に導入することができた。この処理のタイムチャートを図４に示す。このような処理を１００回連続して行ったところ、ドーピング濃度の平均値は２．５×１０１３ａｔｍ／ｃｍ２であり、そのばらつきは±０．９％であった。
【００３３】
このように、プラズマの着火を、ドーピングプロセスにおける圧力よりも高い圧力で行うことにより、安定した着火を実現することが可能となり、試料へのイオン照射ダメージが小さいヘリウム主体のプラズマを用いて、安定して低濃度ドーピングを行えるようになった。また、プラズマを着火させるステップにおいて、プラズマ源に供給する高周波電力を小さくしたことで、着火ステップにおける試料への悪影響を少なくすることができた。更に、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を用いたため、制御パラメータを変化させても大きな反射波が生じず、再現性に優れた処理が行えた。また、制御パラメータを２．０秒かけてゆっくりと変化させたため、インピーダンスの変化がゆるやかになり、生じる反射波を本発明の第１実施形態よりも更に小さくすることができ、再現性が高まった。
【００３４】
以上述べた本発明の第１実施形態において、プラズマを着火させるステップにおいてヘリウム以外の不活性ガスを供給してもよい。この場合、ヘリウム以外の不活性ガスは、一般にヘリウムよりも着火下限圧力が低いので、より低圧力にてプラズマの着火が行えるという利点がある。
【００３５】
また、プラズマを着火させるステップにおいて、真空容器内にドーピング原料ガスを供給しないようにしてもよい。この場合も、着火ステップにおける試料への悪影響を少なくすることができるという利点がある。
【００３６】
また、制御パラメータの変化を２秒かけて行う場合を例示したが、制御パラメータの変化は１秒乃至５秒かけて行うことが好ましい。制御パラメータの変化が１秒未満で行われると、可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を用いず、可変コンデンサを備えたプラズマ発生装置用整合回路を用いた場合、大きな反射波が生じることがある。制御パラメータの変化が５秒より長い時間をかけて行われると、処理タクトの悪化を招き、生産性が低下する。
【００３７】
以上述べた本発明の実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、プラズマ源の方式及び配置等に関して様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、いうまでもない。
【００３８】
例えば、コイルを平面状としてもよいし、ヘリコン波プラズマを用いてもよく、或いは、磁気中性ループプラズマを用いることも可能である。
【００３９】
また、真空容器内にドーピング原料ガスを供給せず、固体状の不純物から発生させたドーピング原料により試料または試料表面の膜中に不純物を導入してもよい。
【００４０】
また、プラズマを発生させたままの状態で変化させる制御パラメータが、ガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータである場合に本発明はとくに有効である。
【００４１】
また、プラズマを発生させたままの状態で、圧力を第一の圧力から第二の圧力へ変化させる場合、第一の圧力よりも第二の圧力の方が低いことが好ましく、更に着火を確実に行うとともに、低濃度ドーピングを実現するためには、第一の圧力が１乃至１０Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至１Ｐａであることが望ましい。更に、第一の圧力が２乃至５Ｐａであり、第二の圧力が０．０１乃至０．５Ｐａであることが望ましい。
【００４２】
また、ヘリウム以外の不活性ガスを用いる場合、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノン（ゼノン）のうち少なくともひとつのガスを用いることが望ましい。これらの不活性ガスは、試料への悪影響が他のガスよりも小さいという利点がある。
【００４３】
また、着火ステップにおけるプラズマ源に供給する高周波電力を小さくする場合、着火を確実に行うとともに、着火ステップにおける試料への悪影響を抑制して、低濃度ドーピングを実現するためには、着火ステップにおいてプラズマ源に供給する高周波電力が、ドーピングステップにおいてプラズマ源に供給する高周波電力の１／１００乃至１／２であることが望ましい。更に、着火ステップにおいてプラズマ源に供給する高周波電力が、ドーピングステップにおいてプラズマ源に供給する高周波電力の１／２０乃至１／５であることが望ましい。
【００４４】
また、真空容器内にドーピング原料ガスを供給する場合、低濃度ドーピングを実現するためには、ドーピング原料ガスの分圧が、ドーピングステップにおける真空容器内の圧力の１／１０００乃至１／５であることが望ましい。更に、ドーピング原料ガスの分圧が、ドーピングステップにおける真空容器内の圧力の１／１００乃至１／１０であることが望ましい。
【００４５】
また、試料がシリコンよりなる半導体基板である場合を例示したが、他の様々な材質の試料を処理するに際して、本発明を適用することができる。
【００４６】
また、不純物がボロンである場合について例示したが、試料がシリコンよりなる半導体基板である場合、とくに不純物が砒素、燐、ボロン、アルミニウムまたはアンチモンである場合に本発明は有効である。これは、トランジスタ部分に浅い接合を形成することができるからである。
【００４７】
また、本発明は、ドーピング濃度が低濃度である場合に有効であり、とくに、１×１０１１／ｃｍ２乃至１×１０１７／ｃｍ２を狙いとしたプラズマドーピング方法として有効である。また、１×１０１１／ｃｍ２乃至１×１０１４／ｃｍ２を狙いとしたプラズマドーピング方法として、とくに格別の効果を奏する。
【００４８】
また、本発明は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを用いる場合にも有効ではあるが、ＥＣＲプラズマを用いない場合にとくに有効である。ＥＣＲプラズマは低圧力でもプラズマが着火しやすいという利点があるが、試料付近の直流磁界が大きいため、電子とイオンの荷電分離が生じやすく、ドーピング量の均一性が劣るという欠点があるためである。つまり、本発明をＥＣＲプラズマを用いず、他の高密度プラズマ源を用いたプラズマドーピング方法に適用することにより、均一性に優れた低濃度ドーピングを実現することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明のプラズマドーピング方法によれば、プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させるため、安定して低濃度ドーピングが可能で、再現性に優れたプラズマドーピング方法を提供することができる。
【００５０】
また、本願の第２発明のプラズマドーピング方法によれば、プラズマ発生装置を備えた真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、プラズマ発生装置用整合回路を介してプラズマ発生装置に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の試料電極に載置された試料または試料表面の膜中に不純物を導入するプラズマドーピング方法であって、プラズマを発生させたままの状態でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力の大きさのうち少なくとも一つの制御パラメータを変化させ、かつ、制御パラメータの変化を１秒乃至５秒かけて行うため、安定して低濃度ドーピングが可能で、再現性に優れたプラズマドーピング方法を提供することができる。
【００５１】
また、本願の第３発明のプラズマドーピング装置によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空容器内を所定の圧力に制御するための調圧弁と、真空容器内に試料を載置するための試料電極と、プラズマ発生装置と、２つの可変インピーダンス素子として可動部をもたないトロイダルコアを備えたプラズマ発生装置用整合回路と、プラズマ発生装置にプラズマ発生装置用整合回路を介して高周波電力を供給することができる高周波電源とを備えたため、安定して低濃度ドーピングが可能で、再現性に優れたプラズマドーピング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で用いたプラズマドーピング装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施形態で用いた整合回路の詳細図
【図３】本発明の第１実施形態におけるタイムチャート
【図４】本発明の第２実施形態におけるタイムチャート
【図５】従来例で用いたプラズマドーピング装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１　真空容器
２　ガス供給装置
３　ターボ分子ポンプ
４　調圧弁
５　高周波電源
６　試料電極
７　誘電体窓
８　コイル
９　基板
１０　高周波電源
１１　排気口
１２　支柱
１３　プラズマ発生装置用整合回路
【図１】
2004128210.tif 000003
【図２】
2004128210.tif 000004
【図３】
2004128210.tif 000005
【図４】
2004128210.tif 000006
【図５】
2004128210.tif 000007