(57)【要約】  浅い接合を形成する技術を開示する。一つの特定の模範的な実施態様においては、この技術は浅い接合形成方法として実現することができる。この方法は、ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GeFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づいて分子イオンを含むイオンビームを発生させるステップを備えることができる。この方法は、前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させるステップも備えることができる。
2010524263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浅い接合を形成する方法であって、該方法は、
ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生させるステップと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させるステップと、
を備えることを特徴とする浅い接合形成方法。
【請求項２】
前記イオンビームの衝突は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記半導体ウェハ内にドーパントを組み込むための第１のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップと、
前記半導体ウェハ内に１つ以上の共注入種を位置させるための第２のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップであって、前記１つ以上の共注入種は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンビームで注入されるステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハ内に１つ以上の共注入種を位置させるための第１のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップであって、前記１つ以上の共注入種はCF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンビームで注入されるステップと、
前記半導体ウェハ内にドーパントを組み込むための第２のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハ内にドーパントを組み込むためのイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップを更に備え、該イオン注入の少なくとも開始時に、前記半導体ウェハの温度を室温より低くすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記半導体ウェハの温度は０℃より低いことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記半導体ウェハの温度は前記イオン注入前に所望の温度に予め冷却されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記半導体ウェハは前記イオン注入の少なくとも一部分の間所望の温度範囲に維持されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記イオンビームの衝突の間、前記半導体ウェハは室温より低い温度範囲内に維持されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
浅い接合を形成する方法であって、該方法は、
CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するステップと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させるステップと、
を備えることを特徴とする浅い接合形成方法。
【請求項１１】
前記イオンビームの衝突は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化させることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記イオンビームの衝突は、更に、炭素及びフッ素からなる群から選ばれる１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内の１つ以上の所定の位置に位置させることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを注入するために前記半導体ウェハに低温イオン注入を実行するステップを更に備えることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記イオンビームの衝突は、１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内に位置させることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の共注入種は炭素及びフッ素からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記１つ以上の共注入種は前記半導体ウェハ内のエンド・オブ・レンジ内に置かれることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記イオンビームの衝突中、前記半導体ウェハは室温より低い温度範囲内に維持されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１８】
浅い接合を形成する装置であって、該装置は、
ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオンソースアセンブリと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のコンポーネントと、
を備えることを特徴とする浅い接合形成装置。
【請求項１９】
前記イオンビームの衝突は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化させることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２０】
前記イオンビームの衝突中、前記半導体ウェハを室温より低い温度範囲に維持するように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを組み込むために低温イオン注入を前記半導体ウェハに実行するように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
浅い接合を形成する装置であって、該装置は、
CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオン源アセンブリと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のコンポーネント構成要素と、
を備えることを特徴とする浅い接合形成装置。
【請求項２３】
前記イオンビームの衝突は、更に、炭素及びフッ素からなる群から選ばれる１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内の１つ以上の所定の位置に位置させることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記イオンビームの衝突は、１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内に位置させることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
前記１つ以上の共注入種は炭素及びフッ素からなる群から選ばれることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記１つ以上の共注入種は前記半導体ウェハ内のエンド・オブ・レンジ内に置かれることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記イオンビームの衝突は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化させることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２８】
更に、前記イオンビームの衝突中、前記半導体ウェハを室温より低い温度範囲内に維持するように構成されている特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２９】
更に、前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを注入するために前記半導体ウェハに低温イオン注入を実行するように構成されていることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には半導体製造に関し、特には浅い接合を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、励起されたイオンで基板を直接衝撃することによって基板内に化学種を堆積させるプロセスである。半導体製造においては、イオン注入装置は主としてターゲット材料の導電型及び導電率を変更するドーピングプロセスに使用されている。適切なＩＣ性能のためには、多くの場合集積回路（ＩＣ）基板及びその薄膜構造内の精密なドーピングプロファイルが不可欠である。所望のドーピングプロファイルを達成するために、１つ以上のイオン種を異なるドーズ量及び異なるエネルギーで打ち込むことができる。
【０００３】
図１は、本発明による低温イオン注入技術を実施することができる従来のイオン注入システム１００を示す。ほとんどのイオン注入システムにおいて典型的なように、システム１００は高真空環境内に収納される。イオン注入システム１００は、電源１０１によりバイアスされるイオン源１０２と、イオンビーム１０が通過する複雑なビームラインコンポーネントの列とを備える。ビームラインコンポーネントの列は、例えば抽出電極１０４と、９０°マグネットアナライザ１０６と、第１減速（Ｄ１）段１０８と、７０°マグネットオッシレータ１１０と、第２減速（Ｄ２）段１１２とを備える。光ビームを操作する一連の光レンズと同様に、ビームラインコンポーネントはイオンビームをターゲットウェハに向け案内する前にイオンビームをフィルタリングし、フォーカスすることができる。イオン注入中、ターゲットウェハは、典型的には、時に「ロプラット」と呼ばれる一以上の方向に移動（並進、回転、傾動）可能なプラテン１１４上に取り付けられる。
【０００４】
半導体デバイスの絶え間ない小形化に伴い、極浅接合に対する需要が増大している。例えば、最新の相補型金属−酸化物−半導体（ＣＭＯＳ）デバイスのニーズを満たすべく、もっと良好に活性化されたもっと浅くもっと急峻なソース−ドレイン延長接合を生成するために、多大な努力が投入されている。
【０００５】
結晶シリコンウェハ内に急峻な極浅接合を生成するためには、例えばウェハ表面をアモルファス化するのが望ましい。一般に、比較的厚いアモルファスシリコン層が好適である。その理由は、薄いアモルファス層は深刻なチャネリングを許すので、より深く注入されたままの(as-implanted)ドーパント原子分布及びアモルファス−結晶界面を越えるエンド・オブ・レンジ領域に存在するより多くのポストインプラントダメージを生じるためである。その結果、薄いアモルファス層は、アニール後により深い接合深さ、より峻度の低いドーピングプロファイル、不適切なドーパント活性化及びより多くのエンド・オブ・レンジ欠陥をもたらし、これらのすべてが最新のＣＭＯＳデバイスの小形化において、特にソース−ドレイン延長領域のドーピングに対して主要な障害になる。シリコンウェハのアモルファス化はプリアモルファス化インプラント（ＰＡＩ）プロセスで達成できる。これまで、ＰＡＩプロセスには、シリコン、ゲルマニウム、又は不活性ガスの原子イオン及びいくつかのエキゾチックな分子イオン種が使用されている。
【０００６】
浅くて急峻な接合の形成を更に確実にするために、好ましいポストインプラントプロセスとして、低サーマルバジェットアニールがしばしば実行され、このアニールでは、ウェハの温度は極めて短い時間内に高温度まで（例えば５秒以内に１０００℃まで）上昇される。ポストインプラントアニールのためにはレーザ又はフラッシュランプを使用することもできる。しかし、低拡散アニール単独では、イオン注入されたドーパントの全てがウェハ内に深く拡散するのを防止するには十分ではない。トランジェント・エンハンスト・ディフュージョン（ＴＥＤ）として知られるプロセスは、ドーパント注入中に生成された過剰シリコン格子間位置で駆動され、多量の所定のドーパント（例えばホウ素、リン）をウェハ内に更に拡散させることができる。イオン注入されたドーパントの拡散係数を、注入ダメージがアニール除去されるまで、何桁か一時的に増大することができる。炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）などの所定の種は、格子間位置とドーパント原子との間の相互作用を低減してＴＥＤ効果を低減することができる。一つの現存するアプローチは、ＴＥＤ効果を低減するためにクラスタ注入プロセスを用いて炭素をシリコンウェハ内に位置させている。しかし、このアプローチは、専用のクラスタ注入装置を必要とするのみならず、供給材料としてエキゾチックな専用の炭化水素も必要とする。別のアプローチは共注入材料として原子種を必要とする。
【０００７】
以上から見て、上述した欠点及び難点を克服する、浅い接合形成技術の提供が望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
浅い接合を形成する技術を開示する。一つの特定の模範的な実施態様においては、この技術は浅い接合形成方法として実現することができる。この方法は、ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GeFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づいて分子イオンを含むイオンビームを発生させるステップを備えることができる。この方法は、半導体ウェハ内へのドーパントの注入前に半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化するために、前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させるステップも備えることができる。
【０００９】
この特定の模範的な実施態様の他の特徴によれば、この方法は、半導体ウェハのアモルファス化された部分にドーパントを組み込むための第１のイオン注入を半導体ウェファに実行するステップと、半導体ウェハ内に１つ以上の共注入種を位置させるための第２のイオン注入を半導体ウェハに実行するステップであって、前記１つ以上の共注入種は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンビームで注入されるステップとを更に備えることができる。
【００１０】
この特定の模範的な実施態様の更に他の特徴によれば、この方法は、前記半導体ウェハ内に１つ以上の共注入種を位置させるための第１のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップであって、前記１つ以上の共注入種はCF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンビームで注入されるステップと、前記半導体ウェハ内にドーパントを組み込むための第２のイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップとを更に備えることができる。
【００１１】
この特定の模範的な実施態様の追加の特徴によれば、前記半導体ウェハ内にドーパントを組み込むためのイオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップを更に備えることができ、前記半導体ウェハの温度は、該イオン注入の少なくとも開始時に、前記半導体ウェハの温度を室温より低くする。前記半導体ウェハの温度は摂氏０度より低くすることができる。前記半導体ウェハは前記イオン注入前に所望の温度に予め冷却することができる。あるいはまた、前記半導体ウェハの温度は、前記イオン注入の少なくとも一部分の間、所望の温度に維持することができる。
【００１２】
別の特定の模範的な実施態様においては、前記技術は浅い接合を形成する方法として実現することができる。この方法は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するステップを備えることができる。この方法は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させて前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化するステップを更に備えることができる。
【００１３】
この特定の模範的な実施態様の他の特徴によれば、前記イオンビームの衝突は、更に、炭素及びフッ素からなる群から選ばれる１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内の１つ以上の所定の位置に位置させることができる。
【００１４】
この特定の模範的な実施態様の更に他の特徴によれば、この方法は、前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを注入するための低温イオン注入を前記半導体ウェハに実行するステップを更に備えることができる。
【００１５】
更に別の特定の模範的な実施態様においては、前記技術は浅い接合を形成する装置として実現することができる。この該装置は、ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオンソースアセンブリを備えることができる。この装置は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化するために前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のビームライン要素も備えることができる。
【００１６】
この特定の模範的な実施態様の他の特徴によれば、この装置は、更に、低温イオン注入を前記半導体ウェハに実行して前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを組み込むように構成することができる。
【００１７】
更に別の特定の模範的な実施態様においては、前記技術は浅い接合を形成する装置として実現することができる。この装置は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオン源アセンブリを備えることができる。この装置は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化するために前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のビームライン要素も備えることができる。
【００１８】
この特定の模範的な実施態様の他の特徴によれば、この装置は、更に、前記イオンビームの衝突が、更に、炭素及びフッ素からなる群から選ばれる１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内の１つ以上の所定の位置に位置させるように構成することができる。
【００１９】
この特定の模範的な実施態様の更に他の特徴によれば、この装置は、更に、前記半導体ウェハの前記アモルファス化された部分内にドーパントを注入するために前記半導体ウェハに低温イオン注入を更に実行するように構成することができる。
【００２０】
更に他の特定の模範的な実施態様においては、前記技術は浅い接合を形成する方法として実現することができる。この方法は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、Zは炭素又は水素以外の１つ以上の原子種を表わす）からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するステップを備えることができる。この方法は、前記ビームを半導体ウェハに衝突させて炭素及びフッ素からなる群から選ばれる１つ以上の共注入種を前記半導体ウェハ内の１つ以上の所定の位置に位置させるステップを更に備えることができる。
【００２１】
この特定の模範的な実施態様の他の特徴によれば、この方法は、前記半導体ウェハ内にドーパントを注入するために前記半導体ウェハに低温イオン注入を実行するステップを更に備えることができる。
【００２２】
本発明は図面に示す模範的な実施態様について以下に詳細に説明される。本発明は模範的な実施態様について以下に説明されるが、本発明はこれらに限定されないものと理解されたい。ここに記載の技術を利用できる当業者であれば、ここに記載する本発明の範囲内において、様々な追加の実装例、変更例及び具体化並びに他の利用分野が認識でき、本発明は極めて実用的である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のイオン注入装置システムを示す。
【図２】本発明の一実施例による模範的な浅い接合形成方法を示すフローチャートを示す。
【図３】本発明の一実施例による別の模範的な浅い接合形成方法を示すフローチャートを示す。
【図４】本発明の一実施例による模範的な処理ステップにおけるシリコンウェハの一部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のより完全な理解を容易にするために、本発明を図面を参照して説明する。図面では、同様の素子は同じ符号で示されている。これらの図は本発明を限定するものと解釈しないで、単なる例示にすぎないものと理解されたい。
【００２５】
本発明の実施例は、イオン注入ドーパントの不所望な移動を１つ以上の補助イオン注入プロセスによって低減することができる。ドーパント注入前に、プレアモルファス化注入（ＰＡＩ）を１つ以上のゲルマニウム含有分子から生成される分子イオンビームでターゲットウェハに実行することができる。ドーパント注入に加えて、ＴＥＤ効果を緩和するために、炭素又はフッ素含有分子イオンを共注入して炭素又はフッ素種をターゲットウェハの所望の部分内に位置させることができる。いくつかの実施例では、ＰＡＩ及び共注入ステップは、適切な分子イオン種を使用する場合、１つのステップに融合できる。
【００２６】
ここに開示する技術は、ビームラインイオン注入装置に限定されず、例えばプラズマドーピング（ＰＬＡＤ）又はプラズマイマージョンイオン注入（ＰＩＩＩ）に使用されているような他のタイプのイオン注入装置に適用することもできる。
【００２７】
図２を参照すると、本発明の一実施例による模範的な浅い接合形成方法のフローチャートが示されている。
【００２８】
ステップ２０２において、分子イオンをジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、又は他のゲルマニウム又はシリコン含有化合物に基づいて発生させることができる。これらの分子イオンの発生は間接加熱陰極（ＩＨＣ）イオン源又は他のタイプのイオン源において行うことができる。次に分子イオンを抽出して分子イオンビームを形成することができる。Ge2H6及び／又はGe3N4は、一般に使用されるフッ化ゲルマニウム（GeＦ4）よりも好適であり、それは、フッ化ゲルマニウムはイオン源のメンテナンス問題やイオン源寿命の短縮化を生じるためである。
【００２９】
ステップ２０４において、プレアモルファス化注入（ＰＡＩ）をゲルマニウム又はシリコン種を含む分子イオンビームでターゲットウェハ（例えば結晶シリコンウェハ）に実行することができる。分子イオンビームのエネルギー及びドーズ量は、ターゲットウェハの一部分がアモルファス化されるように制御することができる。アモルファス化された部分はターゲットウェハの表面から所定の深さまで延在させることができる。ＰＡＩステップはターゲットウェハのアモルファス化部分の結晶構造を破壊することによってイオン注入ドレインのチャネルリングを低減する。ＰＡＩステップはターゲットウェハ内のダメージプロファイルを抑制するために使用することもできる。ダメージプロファイルはポスト注入拡散、ドーパント活性化、及びリーク電流のような最終デバイス性能の他の特徴に影響を与え得る。分子イオンビームによるＰＡＩは原子イオンビームによるＰＡＩより、（高い有効ビーム電流又は少ない処理ステップの結果として）高い生産性、速いダメージ累積及び他のプロセス上の利点のために有利である。
【００３０】
ステップ２０６において、イオン注入を実行してドーパント種をターゲットウェは内に組み込むことができる。ドーパント注入は１以上のドーパント種及び異なるレシピ（すなわちエネルギー、ドーズ量、角度）を用いることができる。ドーパントは典型的にはターゲットウェハのアモルファス化された部分内に注入する。
【００３１】
オプションとして、ステップ２１０において、ドーパントの低温注入に対応するためにターゲットウェハを冷却又は予冷却することができる。例えば、温度管理システムを使用して、ドーパント注入中ターゲットウェハを室温より十分に低い温度に維持することができる。その代わりに又は加えて、ターゲットウェハ及び／又はそのプラテンをドーパント注入の開始前に低い温度に予め冷却することができる。
【００３２】
ステップ２０８において、炭素又はフッ素含有分子を共注入して炭素又はフッ素（共注入種）をターゲットウェハ内に位置させる。これらの共注入種はエンド・オブ・レンジ（ＥＯＲ）領域近くに位置させてＥＯＲダメージとドーパント原子との間に障壁を形成するのが好ましい。従って、共注入された共注入種は、ＴＥＤ効果がドーパントをターゲットウェハ内に深く駆動するのを阻止することができる。
【００３３】
炭素又はフッ素含有共注入種は、CF、CF2、ZnCxFy及びCxHyZn（ここで、ｘ，ｙ及びｎは正の整数）含むことができるが、これらに限定されない。ここで、Zは単一原子又は原子群（例えばN、Si、NH4）を表わすことができる。CxHyZn の例は、C9H14Si 及びC7H17N を含むことができる。Zは全イオン注入プロセスに対して有利である又はプロトコルに何の影響も与えないという理由で選択することができる。Zがプロセスに何らかの障害を生じさせる場合には、その障害が他の利点で相殺されるならば、それでも選択することができる。特定のZ元素／化合物を選択する一つの基準は、イオンビーム生成を改善すること、例えば特別のイオン源を必要としないで標準のイオン源での動作が可能であることにある。
【００３４】
ドーパント種とは別に注入することによって、共注入種のプロファイルを最適にすることができる。例えば、（５００eVのホウ素等価エネルギーでの）カルボラン（C2B10H12）注入は、ホウ素プロファイルに極めて類似する注入されたままの(as-implanted)炭素プロファイルを有する。より高いエネルギー（たとえば６KeV）の第２の炭素注入を実行してホウ素ドーパントとＰＡＩステップによるＥＯＲダメージとの間に炭素を位置させれば、ポストアニールホウ素プロファイルの更なる低減を達成することができる。
【００３５】
他の実施例によれば、共注入種と所望のドーパント種の両方を含む供給材料分子を選択するのが有利である。例えば、供給材料ZnCxFy又はCxHyZnにおいて、Z原子又はZ原子群がホウ素（Ｂ）のようなドーパント原子を含むように選択される場合、共注入ステップはドーパント原子を同時に注入するので、ドーパント注入ステップを削減することができる。
【００３６】
ステップ２０６はステップ２０８の前に実行する必要はない点に注意されたい。共注入ステップ（２０８）はドーパント注入ステップ（２０６）と同時に行っても、その前に行ってもよく、全く問題ない。
【００３７】
ステップ２１２において、ターゲットウェハのポスト注入処理を実行できる。ポスト注入処理は典型的には急速熱アニール又はパルスレーザアニールを用いる。ポスト注入アニールはＰＡＩステップにより生じた結晶ダメージを修復し、同時にイオン注入ドーパントを活性化する。
【００３８】
図３は本発明の一実施例による別の模範的な浅い接合形成方法を示すフローチャートである。
【００３９】
ステップ３０２において、分子イオンをZnCxFy、CxHyZn又は他の類似の分子（ここで、ｘ，ｙ及びｎは正の整数）に基づいて発生させることができる。供給材料ZnCxFy又はCxHyZnは、十分な分子量を有し、炭素種又はフッ素種の少なくとも１つを含むように選択することができる。これらの分子イオンの発生はＩＨＣイオン源のような従来のイオン源で好適に行うことができるが、他のタイプのイオン源を使用することもできる。CxHyZnの一例はカルボラン（C2B10H12）である。次に、分子イオンを抽出して分子イオンビームを形成することができる。
【００４０】
少なくとも３０４において、プレアモルファス化注入（ＰＡＩ）を分子イオンビームでターゲットウェハ（例えば結晶シリコンウェハ）に実行する。分子イオンビームのエネルギー及びドーズ量は、ターゲットウェハの一部分がアモルファス化されるように制御することができる。加えて、分子イオンビームは、ＴＥＤ効果を緩和するために、同時に炭素種又はフッ素種（共注入種）をターゲットウェハ内に位置させることができる。すなわち、ＰＡＩステップと共注入ステップを１つのステップ３０４に有効に統合することができる。代案として、共注入種の所望のプロファイルが達成できるようにＰＡＩプロセスを分子イオンビームの異なるドーズ量、エネルギー及び／又は角度で２つ以上のステップで実行することもできる。
【００４１】
ステップ３０６において、イオン注入を実行してドーパント種をターゲットウェは内に組み込むことができる。ドーパント注入は１以上のドーパント種及び異なるレシピ（すなわちエネルギー、ドーズ量、角度）を用いることができる。ドーパントは典型的にはターゲットウェハのアモルファス化部分内に注入する。オプションとして、ステップ２１０において、ドーパントの低温注入に対応するためにターゲットウェハを冷却又は予冷却することができる。
【００４２】
最後に、ステップ３１０において、ターゲットウェハのポスト注入処理を実行して結晶格子のダメージを修復し、ドーパントを活性化することができる。
【００４３】
図４は、本発明の一実施例による模範的な処理ステップにおけるシリコンウェハ４０２の一部分を示す。（ａ）はイオン注入前のシリコンウェハ４０２を示し、この場合にはシリコン結晶格子は無傷とすることができる。シリコンウェハ４０２は、ドーピングの必要がない領域を遮蔽するためにパターン化されたフォトレジスト層４０１でマスクされている。（ｂ）は、例えば上述したシリコン、ゲルマニウム又は他の分子化合物を含有する分子イオンビームによるプレアモルファス化注入（ＰＡＩ）後のシリコンウェハ４０２を示す。ＰＡＩステップの結果として、シリコンウェハ４０２の一部分がアモルファス化され、アモルファスシリコン領域４０４を生成する。（ｃ）はドーパント注入ステップ及び炭素共注入ステップを受けた後のシリコンウェハ４０２を示す。図に示すように、ドーパント注入ステップ（原子イオンビーム又は分子イオンビームに基づくものとし得る）はドーパント４０６をアモルファスシリコン領域４０４内に組み込む。更に、炭素共注入ステップ（上述した炭素含有共注入種に基づくものとし得る）は炭素種４０８をシリコンウェハ４０４のアモルファスシリコン領域４０４とその下側の結晶シリコン領域との間の境界近くに位置させる。（ｄ）はポスト注入拡散無しアニールステップを受けた後のシリコンウェハ４０２を示す。拡散無しアニールステップはアモルファスシリコン領域４０４を結晶状態に戻す。ドーパント４０６は活性化され、拡散する。共注入された炭素種４０８がドーパント４０６を浅い表面領域（４０４）に限定するのに役立つ。
【００４４】
本発明の実施例によれば、上述したように、多くの炭化水素種（CnHm、ここでｎ及びｍは正の整数）がＰＡＩプロセス又は共注入プロセス（又はＰＡＩ及び共注入併合プロセス）のいずれかに好適とし得る。これまで、電子衝撃型イオン源から発生されるいくつかのエキゾチックな専用の炭化水素分子が低エネルギー炭素注入のための供給材料として使用されてきた。しかし、好ましいことに、所望の炭化水素分子イオン（CnHm）は標準のイオン源、例えばＩＨＣ型、ベルナス型又はフリーマン型イオン源で発生させることができる。代案として、所望の炭化水素分子イオンを発生するために無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波駆動イオン源を使用することもできる。
【００４５】
ここに記載する浅い接合形成技術は低温イオン注入技術と組み合わせるのが有利である。例えば、ターゲットウェハを、ＰＡＩ、共注入及びドーパント注入ステップの何れかのステップ中、その温度が室温より十分に低い温度に維持されるように予め冷却するか連続的に冷却することができる。
【００４６】
本発明の範囲はここに記載する特定の実施例に限定されない。実際、ここに記載する実施例に加えて、本発明の他の様々な実施例及び変更例が当業者に、以上の記載及び添付図面の記載から明らかになるであろう。従って、このような他の実施例及び変更例は本発明の範囲に含まれることが意図されている。更に、本発明は特定の目的に対する特定の環境における特定の実施と関連して記載されているが、当業者は、その有用性がこれに限定されず、本発明は任意の数の目的に対して任意の数の環境において有利に実施できることを認識されよう。従って、後記の特許請求の範囲はここに記載する本発明の範囲の広さ及び精神を考慮して解釈すべきである。
【図１】
2010524263.tif 000003
【図２】
2010524263.tif 000004
【図３】
2010524263.tif 000005
【図４】
2010524263.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
浅い接合を形成する方法であって、該方法は、
ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GeFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生させるステップと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させるステップと、
を備えることを特徴とする浅い接合形成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
浅い接合を形成する装置であって、該装置は、
ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GeFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオンソースアセンブリと、
前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のコンポーネントと、
を備えることを特徴とする浅い接合形成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
更に別の特定の模範的な実施態様においては、前記技術は浅い接合を形成する装置として実現することができる。この該装置は、ジゲルマン（Ge2H6）、窒化ゲルマニウム（Ge3N4）、ゲルマニウム−フッ素化合物（GeFn、ここでｎ＝１，２又は３）及び他のゲルマニウム含有化合物からなる群から選ばれる１つ以上の材料に基づく分子イオンを含むイオンビームを発生するイオンソースアセンブリを備えることができる。この装置は、前記半導体ウェハ内へのドーパントのイオン注入前に、前記半導体ウェハの少なくとも一部分をアモルファス化するために前記イオンビームを半導体ウェハに衝突させる１つ以上のビームライン要素も備えることができる。
【国際調査報告】
2010524263.tif 000007
2010524263.tif 000008
2010524263.tif 000009