(57)【要約】  ボロンクラスタを半導体基板に注入するための方法および装置。プラズマイマージョンまたはイオンビーム注入によって、基板にオクタデカボランを注入する。次に、ボロンクラスタを完全に分解し、活性化させるために、基板表面をアニールする。アニーリングを、注入した領域を溶融することによって、またはサブメルトアニールプロセスによって実行することができる。
2012503886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
前記基板の表面中へとボロン巨大分子を注入するステップと、
前記ボロン巨大分子を注入した前記基板の前記表面を溶融するステップと、
前記ボロン巨大分子を注入した前記基板の前記表面を再固化させるステップと、
前記基板の前記表面をアニールするステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ボロン巨大分子が、少なくとも１６個のボロン原子を含有するクラスタを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ボロン巨大分子を注入した前記基板の前記表面を溶融するステップが、前記基板表面の溶融点の点までまたは前記溶融点よりも高い点まで前記基板表面の温度を高くするために前記基板表面の一部分に加熱エネルギーを向けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱エネルギーがレーザ光を包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザ光が連続波放射である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザ光がパルスである、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の前記表面を再固化させるステップが、２００℃／秒よりも小さな速度で前記表面を冷却するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板の前記表面をアニールするステップが、少なくとも１分間少なくとも４００℃の温度で前記基板表面を維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ボロン巨大分子がオクタデカボランを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
基板を処理する方法であって、
前記基板の表面中へとオクタデカボランを注入するステップと、
前記基板の注入した領域を繰り返して加熱し冷却することによって前記注入した領域をアニールするステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記オクタデカボランが約１ｋｅＶよりも低いエネルギーレベルで注入される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記注入した領域を繰り返して加熱し冷却するステップが、前記注入した領域に向けてレーザエネルギーを導くステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記注入した領域を繰り返して加熱し冷却するステップが、前記注入した領域の溶融温度よりも低い温度で前記注入した領域の温度を維持するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記注入した領域を繰り返して加熱し冷却するステップが、電磁放射のパルスに前記注入した領域を曝露させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
各注入した領域が電磁放射の少なくとも３０パルスに曝露され、電磁放射の各パルスが約１ｎ秒から約１０μ秒までの持続時間を有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中で説明する実施形態は、半導体製造方法に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、半導体基板にドーピングする方法を包含する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術が発展するにつれて、半導体基板上に形成するデバイスは、より小さくなってくる。デバイスが小さくなるにつれて、製造業者は、デバイスを作るために良い生産性のプロセスを開発することに継続的に挑戦している。現在、製造プロセスは、４５ｎｍのクリティカルディメンションを有するデバイスを作るために展開されようとしている。研究者は、２０ｎｍ以下のクリティカルディメンションを有するデバイス用の次世代プロセスを開発することにかかりっきりである。これらの極限の寸法では、基板中へドーパントを注入することが禁止されるようになる。旧来型のボロンドーピングプロセスでは、例えば、ボロン原子を、所望の深さへと結晶格子に侵入させるために十分なエネルギーで基板に向けて導き、基板を次にアニールして、ボロンを分布させ活性化させる（結晶ネットワークにボロンを結合させる）。デバイス寸法が小さくなるにつれて、注入深さの制御が、より重要になってくる。次世代デバイスは、約５０原子層の深さよりも深くない接合を有することが予想されている。
【０００３】
接合深さが浅くなるにつれて、注入の問題が生じる。余り深くまで注入することを避けるため、イオンをもっとゆっくりと進ませなければならないために、同じ様に電荷を帯びたイオンの中で反発する電荷は、それらのイオンを意図された経路から外れさせる。この効果を補償するために、高速イオンを、基板の表面近くで磁気的に減速させる。ビーム減速は、しかしながら、減速中にまたは減速に先立って、高速イオンと逃走中性粒子との間での電荷の交換から生じる「エネルギーコンタミネーション」を結果としてもたらす。高速の中性化した粒子は、ビーム減速機によって影響されずに、基板中へと深く注入される。
【０００４】
小さなイオンは、やはり、結晶格子を通ってチャネリングする。多くのイオンが妨害されずに通るために十分に大きなオープンスペースを結晶格子が有するために、多くのイオンが、これらの「チャネル」を下って進み、大きく変化する注入深さを結果として生ずる。チャネリングする傾向を低減させるために、多くの製造業者は、基板表面を「プレアモルファス化すること」を頼りにしてきており、チャネリングのいかなる機会をも除去する。プレアモルファス化は、イオンが侵入するためのより多くのスペースを固体基質内部に空けることによって、注入ドーズもまた改善することができる。プレアモルファス化した基板は、しかしながら、結晶構造がかなりの深さまで完全に破壊されており、修復させなければならないために、ドーパントを活性化させるためにより多くのアニーリングを必要とする。これが、望まれないドーパントの拡散および残存ＥＯＲダメージにつながる。
【０００５】
従って、高ドーパントドーズおよび高ドーパント活性化や、低シート抵抗や、ドーパントの一様な分布で浅接合の中にドーパントを注入するより良い方法に対する継続した必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において説明する実施形態は、基板の表面中へとボロン巨大分子を注入するステップと、ボロン巨大分子を注入した基板の表面を溶融するステップと、ボロン巨大分子を注入した基板の表面を再固化させるステップと、基板の表面をアニールするステップとを含む、基板を処理する方法を提供する。ある実施形態では、ボロン巨大分子が、少なくとも１６個のボロン原子を有するボロンクラスタを包含する。
【０００７】
別の実施形態は、基板の表面中へとオクタデカボランを注入するステップと、注入した領域を繰り返して加熱し冷却することによって基板の注入した領域をアニールするステップとを含む、基板を処理する方法を提供する。
【０００８】
従って、本発明の上に記述したフィーチャを詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより明細な説明を、その一部が添付した図面に図示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が典型的な実施形態だけを図示し、それゆえ、他の同様に有効な実施形態を考案することができるため、範囲に限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】一実施形態による装置の概略的断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの装置の透視図である。
【図２】一実施形態による方法を要約した流れ図である。
【図３】別の一実施形態による方法を要約した流れ図である。
【図４】本明細書中で説明する実施形態を実行するために使用することができるアニールシステムの概略図である。
【図５】アレイに配列された４０個の正方形をしたダイを含有する基板の上面図の概略図である。
【図６】別の一実施形態による方法を要約した流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示した要素を、具体的な記述がなくとも別の実施形態において利益をもたらすように利用することができることが予想される。
【００１１】
本明細書において説明する実施形態は、一般にボロンを半導体基板にドーピングする方法を提供する。基板は注入チャンバに用意される。ボロン巨大分子を含有するガス混合物を、チャンバに与える。ボロン巨大分子を、イオン化させ、基板の表面中へのボロン巨大分子の浅い注入を実現させるために選択したエネルギーで基板に向けて加速する。ボロン巨大分子は、基板表面に侵入し、アモルファス化させ、原子または小さなクラスタへと分裂する。ボロンドーパントを、次にアニールプロセスを使用して活性化させる。
【００１２】
図１Ａは、本発明の一実施形態によるイオン注入や、酸化膜層形成や、キャッピング層形成を実行するために利用することができるプラズマ反応装置１００を描いている。本発明を実行するように適合することができる１つの適した反応装置は、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰ３ｉ（商標）反応装置である。本発明を実行するように適合することができるもう１つの反応装置は、米国特許出願第１１／６０８，３５７号に記載されている。本明細書において説明する方法を、他の製造業者からのプラズマ反応装置を含む他の適切に適合するプラズマ反応装置において実行することができることが、考えられる。
【００１３】
プラズマ反応装置１００は、プロセス領域１０４を取り囲む底部１２４や、上部１２６や、側壁１２２を有するチャンバ本体１０２を含む。基板支持アセンブリ１２８は、チャンバ本体１０２の底部１２４から支持され、加工処理のために基板１０６を受け取るように適合する。ガス分配プレート１３０を、基板支持アセンブリ１２８に向い合うチャンバ本体１０２の上部１２６に接続する。ポンプ用ポート１３２を、チャンバ本体１０２内に画定し、真空ポンプ１３４に接続する。真空ポンプ１３４を、ポンプ用ポート１３２にスロットル弁１３６を介して接続する。基板１０６上に実施されるプロセス用のガス状の前駆体化合物を供給するために、ガス源１５２をガス分配プレート１３０に接続する。
【００１４】
図１Ａに描かれた反応装置１００は、図１Ｂの透視図に最もよく示されているプラズマ源１９０をさらに含む。プラズマ源１９０は、チャンバ本体１０２の上部１２６の外側上にマウントされ、互いに横切って配置された（すなわち、図１Ｂに描かれた例示的な実施形態に示したように、互いに直交する）１対の別々の外部リエントラント導管１４０、１４０’を含む。第１の外部導管１４０は、チャンバ本体１０２内のプロセス領域１０４の第１の側へと上部１２６中に形成された開口部１９８を介して接続された第１の端部１４０ａを有する。第２の端部１４０ｂは、プロセス領域１０４の第２の側へと接続された開口部１９６を有する。第２の外部リエントラント導管１４０ｂは、プロセス領域１０４の第３の側へと接続された開口部１９４を有する第１の端部１４０ａ’およびプロセス領域１０４の第４の側への開口部１９２を有する第２の端部１４０ｂ’を有する。一実施形態では、第１の外部リエントラント導管および第２の外部リエントラント導管１４０、１４０’は、互いに直交するように構成され、それによってチャンバ本体１０２の上部１２６の周辺部の周りに約９０度の間隔で配置された各外部リエントラント導管１４０、１４０’の２つの端部１４０ａ、１４０ａ’、１４０ｂ、１４０ｂ’を備える。外部リエントラント導管１４０、１４０'の直交構成は、プロセス領域１０４全体にわたり均一に分布するプラズマ源を可能にする。第１の外部リエントラント導管および第２の外部リエントラント導管１４０、１４０’を、プロセス領域１０４内へと均一なプラズマ分布を与えるために利用する別の分配装置として構成することができることが、考えられる。
【００１５】
磁気的透過性のあるトロイダル磁心１４２、１４２’は、外部リエントラント導管１４０、１４０’のうちの対応する１つの一部を取り囲む。導電性コイル１４４、１４４’を、それぞれのインピーダンス整合回路または素子１４８、１４８’を介してそれぞれのＲＦプラズマ源発電機１４６、１４６’に接続する。各外部リエントラント導管１４０、１４０’は、それぞれ絶縁性環状リング１５０、１５０’によって分断された中空の導電性の管であり、その絶縁性環状リング１５０、１５０’は、それぞれの外部リエントラント導管１４０、１４０’の２つの端部１４０ａ、１４０ｂ（および１４０ａ’、１４０ｂ’）間の、そのリングがなければ連続する電気的経路を分断する。基板表面のところのイオンエネルギーを、インピーダンス整合回路または素子１５６を介して基板支持アセンブリ１２８に接続されたＲＦプラズマバイアス発電機１５４によって制御する。
【００１６】
図１Ａに戻って参照すると、プロセスガス源１５２から供給されるガス状の化合物を含むプロセスガスを、プロセス領域１０４中へとオーバーヘッドガス分配プレート１３０を介して導入する。ＲＦプラズマ源発電機１４６を、電力アプリケータから導管１４０内に供給したガスへと接続する。そのＲＦプラズマ源発電機１４６は、外部リエントラント導管１４０およびプロセス領域１０４を含む第１の閉トロイダル経路内に循環するプラズマ電流を生じさせる。また、ＲＦプラズマ源発電機１４６’を、別の電力アプリケータから第２の導管１４０’内のガスへと接続することができる。そのＲＦプラズマ源発電機１４６’は、第１のトロイダル経路と交差する（例えば、直交する）第２の閉トロイダル経路内に循環するプラズマ電流を生じさせる。第２のトロイダル経路は、第２の外部リエントラント導管１４０’およびプロセス領域１０４を含む。経路の各々の中のプラズマ電流は、それぞれのＲＦプラズマ源発電機１４６、１４６’の周波数で（例えば、逆方向に）振動し、それらの周波数は、同じであるまたは互いにわずかにずれることがある。
【００１７】
一実施形態では、プロセスガス源１５２は、基板１０６に注入するイオンを与えるために利用することができる種々のプロセスガスを与える。各プラズマ源発電機１４６、１４６’の出力の組み合わせた効果が、プロセスガス源１５２から供給されるプロセスガスを効率的に解離させ、基板１０６の表面のところで所望のイオンフラックスを生成するように、各プラズマ源発電機１４６、１４６’の出力を管理する。ＲＦプラズマバイアス発電機１５４の出力を、ある選択したレベルで制御し、そのレベルで、プロセスガスから解離したイオンエネルギーを、基板表面に向けて加速することができ、所望のイオン濃度で基板１０６の上表面の下方の所望の深さのところに注入することができる。例えば、約５０ｅＶ以下などの比較的低いＲＦ出力を用いると、比較的低いプラズマイオンエネルギーを得ることができる。
【００１８】
ボロン巨大分子を包含するガス混合物を、その中に配置した基板を有するチャンバに与える。本発明の実施形態は、やはり、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＱＵＡＮＴＵＭ（登録商標）Ｘ  Ｐｌｕｓ注入装置、または別の製造業者からの同等な機器を使用して実行することができる。ボロン巨大分子は、ｘが約６と約２０の間であり、ｙが約１２と約２４の間であるボロン水素化物ＢｘＨｙを含むがこれに限定されない安定なボロン巨大分子の任意の混合物を包含することができる。多くの実施形態では、注入用に使用するボロンクラスタまたはボロン巨大分子は、各々が少なくとも１６個のボロン原子を有する。いくつかの例示的な水素化ボロン巨大分子は、オクタデカボラン（Ｂ１８Ｈ２２）や、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）や、ヘキサボラン（Ｂ６Ｈ１０）や、オクタボラン（Ｂ８Ｈ１２）や、ヘキサデカボラン（Ｂ１６Ｈ２０）を含む。加工処理条件下でオクタデカボランを分解せずにイオン化させることができるために、オクタデカボランが好まれる。オクタデカボランは、また、上に列挙した困難を伴わずに非常に低いエネルギーで基板へ大量のボロンを搬送する。オクタデカボランイオンが大きな質量対電荷比を有するために、イオンがそれる傾向をはっきりと減少させ、上に記載した難題を何一つ伴わずに低エネルギー注入を可能にする。
【００１９】
一実施形態では、オクタデカボラン（Ｂ１８）を、昇華温度まで加熱することによって気化させる。Ｂ１８を、Ｎｏｒｔｈ  Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＳｅｍＥｑｕｉｐ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣｌｕｓｔｅｒｌｏｎ（登録商標）気化器、または別の製造業者から入手可能な同等の供給源システムを使用して気化させることができる。Ｂ１８蒸気を、次に、チャンバへ、または基板の表面へと注入するための機器へ与える。
【００２０】
プラズマイマージョン型機器では、Ｂ１８蒸気を、ガス分配装置の内部に形成されたイオン化用ゾーンへ与える。ＲＦ出力を、Ｂ１８をイオン化させるためのイオン化用ゾーンに接続する。典型的には、キャリアガスの流れを、約２，０００ｓｃｃｍと約４，０００ｓｃｃｍとの間、例えば、約３，０００ｓｃｃｍなどの、約１，０００ｓｃｃｍと約５，０００ｓｃｃｍとの間で設定する。キャリアガスを、ヘリウムまたはアルゴンなどの、加工処理条件下で非反応性の任意のガスとすることができる。ＲＦ出力をガス流へと接続し、次に、ガス分配装置内でガス混合物を形成するために、Ｂ１８蒸気のパルスをチャンバに与える。Ｂ１８蒸気のパルスを、約７００ｓｃｃｍと約１，２００ｓｃｃｍとの間、例えば、約１，０００ｓｃｃｍなどの、約５００ｓｃｃｍと約２，０００ｓｃｃｍとの間の流量で約１秒間与えることができる。イオン化用ＲＦ出力を、約２００Ｗと約４００Ｗとの間、例えば、約３００Ｗなどの、約１００Ｗと約５００Ｗとの間でイオン化用ゾーンへと接続することができる。ＲＦ出力を、例えば、平行平板電極を使用する容量カップリングの使用によって、または誘導カップリングによってイオン化用ゾーン中へと接続することができる。ある実施形態では、９５％以上、例えば、９９％以上などの、Ｂ１８分子の９０％以上がイオン化する。
【００２１】
Ｂ１８イオンは、ガス分配装置を介してチャンバ中へとイオン化用ゾーンを通って流れる。ある実施形態では、ガス分配器か、基板支持部か、または両方に電気的バイアスを印加することによって、Ｂ１８イオンを基板表面に向けて加速することができる。バイアスを、ＤＣバイアスまたはＲＦバイアスとすることができる。ある実施形態は、電気的バイアスを使用せずに、Ｂ１８イオンがガス流とともに基板に向けてドリフトすることを可能にする。電気的バイアスを使用する実施形態では、１００Ｖから３００ＶまでのＤＣのバイアスまたは１０Ｗから５００Ｗまでの出力レベルの二乗平均平方ＲＦを使用することができる。ある実施形態では、２００ＶＤＣを１００Ｗの出力で与える。
【００２２】
イオン注入機器では、電場がＢ１８分子をイオン化させるイオン化用ゾーンを、Ｂ１８蒸気が通過する。磁気質量選別器は、基板に向けて収束され導かれるＢ１８イオンのビームを生成する。各ボロンクラスタは、一般に約２ｋｅＶと約２０ｋｅＶとの間の運動エネルギーを有し、その運動エネルギーは、各ボロン原子が約０．１ｋｅＶと約１．１ｋｅＶとの間の運動エネルギーを有することと等価である。個別のボロンイオンについての約２ｍＡと約１００ｍＡとの間の等価イオン電流を送達するために、ビーム電流を約０．１ｍＡと約５．０ｍＡとの間とすることができる。
【００２３】
オクタデカボランイオンを注入するにつれて、オクタデカボランイオンは、基板表面の結晶構造を破壊し、従って自己アモルファス化する。大きなイオンは基板表面に衝突し、その衝突のごく近傍の表面を実質的に溶融させる。イオンが表面内に入るので、イオンは小さな衝突クレータを形成し、結晶格子を実質的に破壊する。水素原子は、イオンから剥ぎ取られ、基板の外へと拡散し、ボロンクラスタが結晶表面の次の層に突き進むように残す。大きなクラスタが結晶を通って動くので、ボロンの小部分が主クラスタから離脱する。これらの小部分は、１個のボロン原子または数個のボロン原子のクラスタである場合がある。小さなクラスタは、隙間を通るチャネリングによって低エネルギーで結晶格子にうまく入り込むことができるが、大きなクラスタがそのごく周囲環境をアモルファス化させるために、大部分の小さなクラスタの動きは横方向にそれ、ボロン原子の横方向分散を生じさせる。
【００２４】
基板の表面を溶融することを伴うアニーリングプロセスならびに急速の繰り返し加熱および冷却を伴うサブメルトアニーリングプロセスが、旧来のサブメルトアニールプロセスよりもボロン巨大分子注入種を活性化させるためにより効果的であることを、本発明者らは見出している。理論によって束縛されることを望まないが、Ｂ１８クラスタの注入は、小さな粒子の注入よりもはるかに大きな程度に基板の表面をアモルファス化し、そのため、標準のサブメルトアニールプロセスでは基板を十分に再結晶化しないと、考えている。それに加えて、溶融させることがその場で細分化を終わらせることを助けるので、Ｂ１８クラスタを、注入時に個々のボロン原子へと完全にばらばらにする必要が必ずしもない。ある実施形態では、ＥＯＲ欠陥を作り出さずに基板の表面をアモルファス化させるＢ１８クラスタの能力のために、ＥＯＲ欠陥に起因するほとんどリークのないまたはまったくリークのない極浅接合を、Ｂ１８注入に引き続く溶融アニーリングを使用して作り出すことができる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態によるボロンを用いて基板にドーピングする方法２００を要約する。ボロン巨大分子を、２０２において、基板の表面中へと注入する。オクタデカボランまたはイコサボラン（Ｂ２０Ｈ２６）や、トリアンタボラン（Ｂ３０Ｈｘ）や、サランタボラン（Ｂ４０Ｈｘ）などであるがこれらに限定されない大量のボロンを含有する他の安定な巨大分子が、ある実施形態にとって有用である場合がある。上記の組み合わせまたは混合物を、やはり使用することができる。ボロンクラスタをイオン化させ、それらを基板に向けて導くために、プラズマイマージョン装置またはビーム注入装置を使用して、注入を実現することができる。注入エネルギーを調整するために、ＤＣバイアスまたはＲＦバイアスを基板に印加することができる。
【００２６】
基板表面の注入した部分を２０４において溶融する。オクタデカボランを注入した基板の処理のために適した溶融加熱プロセスを、任意の好都合なエネルギー源を使用して行うことができる。基板を、熱伝導によってまたは電磁放射による放射加熱によって加熱することができる。加熱した支持部上に基板を配置することができる、または可視放射光か、赤外放射光か、またはマイクロ波放射による照射を基板に行うことができる。加熱支持部を、その支持部内に埋め込んだ抵抗加熱を使用して、または熱流体を流すためにその支持部内に導管を設けることによって加熱することができる。放射光は、コヒーレントであってもインコヒーレントであってもよく、収束であっても非収束であってもよく、単色であっても多色であってもよく、または偏光であっても非偏光であってもよく、どのようにでもすることができる。放射光を、レーザや、フラッシュランプや、アークランプや、フィラメントランプの１つまたは複数の任意の組み合わせによって放出することができる。ある実施形態では、基板全体を同時に処理することができるが、別の実施形態では、基板の一部を連続して処理することができる。ある実施形態では、基板表面へのエネルギーの付与を改善し、基板を加熱するにつれて昇華によるボロンの損失を減少させるために、カーボン膜などのエネルギー吸収膜を、基板を覆って付けることができる。ある実施形態では、基板のバルクを冷たい支持部を使用して冷却しながら、基板表面を放射エネルギーにより加熱することができる。
【００２７】
オクタデカボランで注入した基板の部分を、注入した部分の溶融点の温度またはそれよりも高い温度に加熱する。ある実施形態では、基板のバルクが結晶質のままで注入した表面だけを溶融する。ある実施形態では、オクタデカボラン注入に付随するアモルファス化の程度のために、表面をアモルファス物質の溶融温度にまたはそれより高い温度に加熱すれば、十分である場合があり、そのアモルファス物質の溶融温度は、結晶質物質の溶融温度よりも一般に低い。シリコン基板を処理する実施形態に関して、１，２００℃以上の温度が、表面のアモルファス化した部分を溶融するには十分である場合がある。アモルファスシリコンが結晶質シリコンよりも低い温度で溶融するために、アモルファス化した部分は、この温度で溶融するが、下にある結晶質相は溶融しない。熱応力による何らかの基板損傷を最小にするために、基板のバルクを中間の温度まで加熱することが、有利な場合がある。例示的な実施形態では、基板支持部は、５００℃以上の温度に基板を加熱することができ、溶融温度まで基板の一部分を加熱するために、放射エネルギー源を使用することができる。溶融ゾーンの超高速加熱は、アモルファス相が結晶化する前にアモルファス相の溶融を実現するために一般に好まれている。ある実施形態では、１０ｎ秒と１００ｎ秒との間、例えば、２０ｎ秒などの、数ナノ秒から約２００ナノ秒までのパルス持続時間を有するナノ秒パルスレーザを、アモルファス相を溶融させるために使用することができる。
【００２８】
溶融した後で、基板の溶融した部分は、２０６において再結晶化する。多くの実施形態では、注入したボロン原子を含む結晶格子の形成を促進させるやり方で、再結晶化を実行する。このやり方では、再結晶化は、アニーリングプロセスと類似している。結晶形成を促進させるために、通常の伝導冷却または放射冷却を介して実現されるはずの速度よりもゆっくりとした速度で溶融した部分を冷却することが、一般に好まれる。ある実施形態では、溶融に続いて、約１分と約１０分との間、例えば、約３分などの、最大１０分までの間、５００℃以上で基板の温度を維持することが、有利な場合がある。別の実施形態では、基板表面の注入した部分を、約１℃／秒と約５０℃／秒との間、例えば、約１０℃／秒などの、約１００℃／秒よりも早くない速度で冷却することが、有用である場合がある。さらに別の実施形態では、再結晶化を実現するために、ゆっくりとした冷却速度を、一定温度の期間と組み合わせることができる。
【００２９】
本明細書中で説明したような注入しようとする基板に、プレクリーニングプロセスを行うことができる。溶液は、約０．１重量パーセントＨＦから約１０．０重量パーセントＨＦの濃度を有することができ、約２０℃から約３０℃までの温度で使用することができる。例示的な実施形態では、溶液は、約０．５重量パーセントのＨＦおよび約２５℃の温度を有する。別の例示的な一実施形態では、溶液は、約１．０重量パーセントのＨＦおよび約２５℃の温度を有する。基板を、約１０秒から約６０秒までの持続期間、ＨＦ溶液形式に曝すことができる。ＨＦ溶液のエッチング作用によって、すべての望ましくない酸化物を基板から除去する。基板を溶液に短時間曝した後に、脱イオン水中でのリンスステップおよびベークステップが続く場合がある。ベークステップを、基板の表面からすべての残っている逃げやすい種を蒸発させるために選択した温度で、窒素ガスか、ヘリウムか、アルゴンなどの不活性雰囲気下で実行することができる。一実施形態では、基板を、約２００℃と約６００℃との間の温度に約６０秒間曝露させることができる。
【００３０】
本明細書中で説明したようなボロンを注入した基板に、アニールプロセスの後でストリッピングプロセスを行うことができ、すべての残存する高表面濃度のボロンを除去することができる。ある実施形態では、揮発性の水素化物を生成させるために、基板を水素含有ガスに曝露させる。ある実施形態では、水素含有ガスをプラズマとすることができる。例えば、基板の表面のところのドーパントを揮発性の水素化物へと変換するために、プラズマありまたはなしで、水素ガスまたはアンモニアを使用することができる。ボロンは反応して、ボランや、ジボランや、または別の揮発性ボランオリゴマーなどの、様々な揮発性ボロン水素化物を形成する場合がある。例示的な一実施形態では、ドーパントの表面濃度を低下させるために、約２００℃などの、約１００℃と約３００℃との間の温度で、約１５秒などの、約１０秒と約３０秒との間にわたって、基板を水素プラズマに曝露させることができる。水素プラズマを、その場でまたは遠く離れて発生させることができ、アルゴンまたはヘリウムなどの非反応性キャリアガスを伴う場合がある。キャリアガス流を、約１，５００ｓｃｃｍなどの、約１，０００ｓｃｃｍと約２，０００ｓｃｃｍとの間の量で設定することができ、水素ガスのパルスを添加する。水素ガスのパルスを、約１５秒などの、約１０秒から約３０秒の間隔にわたり、約３００ｓｃｃｍなどの、約１００ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間の流量で供給することができる。曝露の後で、水素ガスを停止し、キャリアガスが、すべての残っている揮発性水素化物をチャンバからパージする。すべての残っている逃げやすい水素化物を除去するために、チャンバを、また、低い圧力に真空引きすることができる。
【００３１】
図３は、本発明の別の一実施形態による方法３００を要約する。基板を、３０２においてプロセシングチャンバ内に配置する。キャリアガスの流れを、３０４において設定する。キャリアガスを、ヘリウムか、アルゴンか、または窒素ガスなどの任意の非反応性ガスとすることができる。ある実施形態では、キャリアガス流量を、約２，０００ｓｃｃｍと約４，０００ｓｃｃｍとの間、例えば、３，０００ｓｃｃｍなどの、約１，０００ｓｃｃｍと約５，０００ｓｃｃｍとの間とすることができる。ボロン巨大分子を包含する前駆体を、３０６において添加する。ボロン前駆体を、プロセシングチャンバの外でキャリアガスストリームに添加することができる、またはプロセシングチャンバに直接添加することができる。ボロン前駆体を、約２００ｓｃｃｍと約４００ｓｃｃｍとの間、例えば、約３００ｓｃｃｍなどの、約１００ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間の流量で与えることができる。ボロン前駆体を蒸気状態に維持するために蒸発温度でまたはそれよりも高い温度で、ボロン前駆体を一般に与える。Ｂ１８に関して、ボロン前駆体を、約２５０℃などの、約１００℃と約４００℃との間の温度で与えることができる。
【００３２】
キャリアガスおよびボロン前駆体は、プロセシングチャンバの近くでまたはその中で、１つまたは複数のイオン化用ゾーン中へと流れ込む。３０８において、ボロン巨大分子を分解せずにボロン前駆体をイオン化させるために、イオン化用エネルギーを印加し、そのボロン前駆体はその後プロセシングチャンバ中へとガス分配器を介して出てくる。ある実施形態では、イオン化用エネルギーを、イオン化用ゾーンに電場をカップリングすることによって与えることができる。電場を、ＤＣバイアスなどの静的なもの、またはＲＦ出力の印加によって発生させるものなどの変化するものとすることができ、容量的手段または誘導的手段によってイオン化用ゾーンへとカップリングすることができる。一実施形態では、プロセシングチャンバからイオン化用ゾーンへとガスを運ぶための１つまたは複数の導管を用いて、誘導イオン化用ゾーンをプロセシングチャンバの外部に設ける。イオン化用ゾーンの周りに配置された１つまたは複数のトロイダル磁心を設けることによって、電場を各イオン化用ゾーンへとカップリングする。イオン化用ゾーン内部に電場を発生させるために、１つまたは複数のトロイダル磁心をＲＦ出力により作動させる。大部分の実施形態に関して、イオン化用エネルギーを、約３００Ｗなどの、約１００Ｗと約５００Ｗとの間の出力レベルで与えることができる。
【００３３】
３１０において、基板表面に向けてイオン化したボロン巨大分子を加速させるために、電場を印加することができる。これを、基板支持部か、ガス分配器か、もしくは両方に印加するＤＣバイアスなどの静電場とすることができる、またはＲＦ励振場などの変化する電場とすることができる。イオン化したボロン巨大分子が基板表面に向けて進むので、電場の印加は、イオン化したボロン巨大分子のエネルギーを調節するために使用する任意選択のステップである。ある実施形態は、イオンが表面に向けてドリフトすることを可能にすることができる。電場を使用する場合には、好ましくは、約１００Ｗなどの、約５０Ｗと約５００Ｗとの間の出力レベルで印加する弱い電場である。ある実施形態では、イオン化したボロン巨大分子は、約１００ｅＶと約２，０００ｅＶとの間の運動エネルギーで基板表面に向けて進む。個々の実施形態は、これら２つの値の間の運動エネルギーの任意の特定の値または範囲でイオンにエネルギーを与えることができる。１つの実施形態は、やはり、この範囲内のエネルギーの分布があるイオンを取り上げることができる。例えば、イオン化したボロン巨大分子の第１の部分は、熱勾配か、圧力勾配か、もしくは電気的勾配、またはこれらの変動のために、イオン化したボロン巨大分子の第２の部分よりも大きな運動エネルギーを有する場合がある。
【００３４】
イオン化したボロン巨大分子は、３１２において基板支持部上に配置された基板に衝突し、基板表面中へと注入される。巨大分子は、一般に、その巨大分子が衝突するときに基板表面の結晶基質を破壊するために十分な運動エネルギーを運び、表面をアモルファス化する。それに加えて、ボロン巨大分子が基板表面中へと押し入るときに、ボロン巨大分子がばらばらになる。その小部分は、一般に、アモルファス化プロセスのために主巨大分子から横方向にそれ、比較的急峻な注入したままの状態の濃度プロファイルを結果としてもたらす。ある実施形態では、注入したままの状態のボロンの最大濃度を、表面の下方約１０ｎｍなどの、表面の下方約５ｎｍと約１５ｎｍとの間とすることができ、その深さのところで約１０１９ｃｍ−３と約１０２１ｃｍ−３との間とすることができる。注入したままの状態の濃度は、一般に、注入エネルギーに応じて２〜２０ｎｍ／ｄｅｃのレートで下がる。注入層は、一般に、約５０ｎｍ厚などの、約３０ｎｍ厚と約１５０ｎｍ厚との間である。結果として生ずる注入層は、その層全体に分散されたボロン原子または各々が２個から４個のボロン原子の小さなボロンクラスタがある状態で、ボロン巨大分子の作用によって完全にアモルファス化される。
【００３５】
３１４において、加熱エネルギーを、１つまたは複数の注入した部分に与える。注入した区域の温度を溶融点またはそれよりも高くまで上昇させるように、加熱エネルギーを選択する。加熱エネルギーを、任意の好都合な方法によって与えることができる。例えば、電磁エネルギーまたは放射エネルギーを、注入した区域の一部を溶融させるために注入した区域に向けて投射することができる。それに加えて、注入した区域か、溶融させるべき注入した区域を含有する基板の区域か、または基板全体をプレヒートするために、バックグラウンド加熱を与えることができる。例えば、加熱した基板支持部は、基板の温度を約４００℃と約７００℃との間まで上昇させるために基板に伝導加熱エネルギーを与えることができ、その温度に維持すると同時に追加の加熱エネルギーを与えることによって個々の注入した区域を溶融させる。注入した区域を溶融させるための放射エネルギーを、レーザか、加熱ランプか、フラッシュランプか、またはその他によって放出することができ、パルスであっても連続であってもよく、コヒーレントであってもインコヒーレントであってもよく、単色であっても多色であってもよく、偏光であっても非偏光であってもよく、どのようにでもすることができる。基板の一部を連続して照射することができる、または基板全体を同時に照射することができる。注入した部分を、実施形態に応じて、約１，１００℃と約１，４００℃との間の温度まで加熱することができる。アモルファス化したシリコンの溶融は、一般に結晶質シリコンの溶融よりも低い温度で生じ、そのため基板材料が主にシリコンである実施形態では、約１，２００℃に注入した部分を加熱することを考慮することができる。溶融温度を、下にある結晶質層を溶融させずにアモルファス層を溶融させるように選択する。早い速度で溶融させるべき部分を加熱することが、一般に望ましく、その結果、熱が基板材料によって伝導で逃げることができるよりも早く、アモルファス部分を加熱し、アモルファス部分が再結晶化できる前に溶融させる。アモルファスシリコンがそれ自体の溶融点近くまでゆっくりと加熱されるときには、アモルファスシリコンは、固相エピタキシを受け、より高い溶融点の結晶質シリコンへと変換する。超急速加熱は、アモルファス部分が再結晶化できる前にアモルファス部分を溶融させることができる。
【００３６】
３１６において、注入表面の溶融した部分の温度を、一定時間にわたり溶融温度よりも高く維持して、残っているボロンの小部分の完全な分解および最大濃度層の外へのボロンのある程度の拡散を可能にする。ナノ秒パルスレーザを使用する大部分の実施形態は、数１０ナノ秒から数１００ナノ秒の溶融持続時間を考慮する。ある実施形態では、しかしながら、溶融持続時間を、約１０ｍ秒などの、数ミリ秒と約０．５秒との間とすることができる。
【００３７】
３１８において、基板表面を再結晶化させるまたは再固化させるために、基板表面の加熱した部分を制御した速度で冷却する。一般には、この冷却速度は、制御した再結晶化を可能にするために、単純に加熱装置の電源を切ることを介して起きるはずのものよりもゆっくりとしている。この制御した再結晶化プロセスは、ボロンドーパント原子を結晶格子位置に動かし、所定の位置に凍結させることによって、注入したボロン巨大分子に由来するボロンドーパント原子を効率的に活性化させる。ある実施形態では、加熱源のエネルギー−時間プロファイルを調節することによって溶融させた注入物の冷却速度を制御するために、加熱エネルギーを溶融させた注入区域に与えることができる。例えば、ナノ秒レーザのパルスのプロファイルを、パルス修正光学系を使用して調節することができる、または１つもしくは複数のフラッシュランプに印加する放電電圧パルスの形を調節することができる。上に説明した方法のいずれかによれば、加熱エネルギーを電磁エネルギーまたは放射エネルギーとすることができる。別の実施形態では、再結晶化プロセスを成し終えるためのある一定時間にわたって中間の温度で基板の温度を維持するために、加熱エネルギーを基板全体に与えることができる。例えば、約１分と約１０分との間にわたり、約４００℃と約７００℃との間で基板温度を維持することによって、基板を再結晶化させることができる。例えば、一実施形態では、基板を、約６０秒間、約５００℃で基板温度を維持することによって再結晶化させることができる。制御した冷却プロセスは、基板表面から結晶欠陥を消去し、ドーパントを分布させ、ドーパントを活性化させるように、基板表面をアニールする。
【００３８】
図４は、本発明の実施形態を実行するために使用することができるアニールシステム４００を概略的に図示する。アニールシステム４００は、アニール領域４１２内のある所望の領域を優先的に溶融させるために、基板４１０の所定の領域、すなわちアニール領域４１２上にある量のエネルギーを投射することに適合するエネルギー源４２０を備える。
【００３９】
一例では、図４に示したように、アニール領域４１２などの基板４１０の１つだけの所定の領域を、任意の所与の時刻においてエネルギー源４２０からの放射に曝露させる。基板４１０上の別の領域をエネルギー源４２０に逐次的に曝露させることができるように、基板４１０が、エネルギー源４２０に対して相対的に動く。
【００４０】
本発明の一態様では、基板４１０の所望の領域の優先的な溶融を生じさせるために、基板４１０の複数の区域を、エネルギー源４２０から放出される所望の量のエネルギーに逐次的に曝露させる。
【００４１】
一般的に、（例えば、従来型のＸ／Ｙステージ、精密ステージを使用して）エネルギー源４２０の出力域に対して相対的に基板４１０を移動させることによって、および／または基板４１０に対して相対的にエネルギー源４２０の出力域を移動させることによって、基板４１０の表面上の区域を逐次的に曝露させることができる。
【００４２】
基板４１０の全体の温度を制御するように構成された熱交換機器４１５上に、基板４１０を設置することができる。基板４１０の動きおよび位置を制御するように構成され、別の精密ステージ（図示せず）の一部である場合がある、１つまたは複数の従来型の電気式アクチュエータ４１７（例えば、リニアモータや、送りネジや、サーボモータ）上に、熱交換機器４１５を設置することができる。基板４１０を支持し設置するために使用することができる従来型の精密ステージおよび熱交換機器４１５を、Ｒｏｈｎｅｒｔ  Ｐａｒｋ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＰａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入することができる。
【００４３】
一態様では、アニール領域４１２を、基板４１０の表面上に形成されるダイ４１３（例えば、４０個のダイが図４に示されている）または半導体デバイス（例えば、メモリチップ）のサイズと一致するような大きさにする。一態様では、アニール領域４１２の境界を、各ダイ４１３の境界を画定する「カーフ」ラインまたは「スクライブ」ライン４１０Ａ内にぴったりと合うように位置合わせし、大きさを合わせる。
【００４４】
スクライブラインまたはカーフライン４１０Ａなどのダイ４１３間に自然に生じる使用されない空間／境界内だけでアニール領域４１２が重なるようにアニール領域４１２を逐次的に並べることは、デバイスを基板４１０上に形成する区域内でエネルギーが重複する困った状態を低減し、従って、重なりのあるアニール領域４１２間でのプロセス結果における変動を低減する。
【００４５】
一実施形態では、アニーリングプロセスを実行することに先立って、アニール領域４１２をダイ４１３に適切に位置合わせすることができるように、基板４１０の表面上に典型的に見出されるアライメントマークおよび他の従来技術を使用して、基板４１０をエネルギー源４２０の出力域に位置合わせする。
【００４６】
基板表面のある所望の領域を優先的に溶融させるために、エネルギー源４２０は、電磁エネルギーを放出することに一般に適合する。典型的な電磁エネルギー源は、光放射源（例えば、レーザ）や、電磁ビーム源や、イオンビーム源、および／またはマイクロ波エネルギー源を含むが、これらに限定されない。
【００４７】
一般的に、熱交換機器４１５を含有するプロセシングチャンバ（図示せず）の囲まれたプロセシング環境（図示せず）内に、基板４１０を置く。加工処理中に基板４１０がその中に存在するプロセシング環境を、真空にすることができる、または酸素などの加工処理中には望まれないガスの低い分圧を有する不活性ガスを含有させることができる。
【００４８】
一実施形態では、図４に図示した、熱交換機器４１５の基板支持表面４１６と熱接触させて基板４１０の表面を置くことによって、熱加工処理中に基板４１０の温度を制御することが望ましいことがある。熱交換機器４１５は、アニーリングプロセスに先立ってまたはその間に基板４１０を加熱するおよび／または冷却することに一般に適合している。この構成では、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な従来型の基板ヒータなどの、熱交換機器４１５を、基板４１０のアニール領域のポストプロセシング特性を向上させるために使用することができる。
【００４９】
一実施形態では、溶融温度に達するまでの必要なエネルギーが最小になるように、アニーリングプロセスを実行することに先立って、基板をプレヒートすることができ、そのプレヒートは、基板４１０の急速加熱および冷却に起因して誘起される何らかの応力を低減させることができ、また、基板４１０の再固化される区域内の欠陥密度をおそらく低減させることができる。一態様では、熱交換機器４１５は、基板支持表面４１６上に配置された基板４１０を加熱することに適合した抵抗加熱素子４１５Ａおよび温度コントローラ４１５Ｃを含有する。温度コントローラ４１５Ｃは、コントローラ４２１と通信する。
【００５０】
一態様では、基板を約２０℃と約７５０℃との間の温度にプレヒートすることが望ましい場合がある。基板がシリコン含有材料から形成される一実施形態では、基板を約２０℃と約５００℃との間の温度にプレヒートすることが望ましい場合がある。基板がシリコン含有材料から形成される別の一実施形態では、基板を約２００℃と約４８０℃との間の温度にプレヒートすることが望ましい場合がある。基板がシリコン含有材料から形成される別の一実施形態では、基板を約２５０℃と約３００℃との間の温度にプレヒートすることが望ましい場合がある。
【００５１】
別の一実施形態では、アニーリングプロセス中に基板に与えられるエネルギーに起因する何らかの拡散を低減させるため、および／または加工処理中に様々な領域のアモルファス化を増大させるために溶融の後の再成長速度を増大させるために、加工処理中に基板を冷却することが望ましい場合がある。１つの構成では、熱交換機器４１５は、基板支持表面４１６上に配置された基板を冷却することに適合した１つまたは複数の流体チャネル４１５Ｂおよび低温冷却装置４１５Ｄを含有する。一実施形態では、コントローラ４２１と通信する従来型の低温冷却装置４１５Ｄは、１つまたは複数の流体チャネル４１５Ｂを介して冷却流体を配送することに適合している。一態様では、基板を約−２４０℃と約２０℃との間の温度に冷却することが望ましい場合がある。
【００５２】
パルスレーザアニールプロセス中に、基板の複数の部分がエネルギー源に逐次的に向けられるように、加工処理されるべき基板は、エネルギー源に対して相対的に動く。相対的な動きを、ステッピング動作とすることができる。例えば、基板上の第１の区域がエネルギー源と位置合わせされるように、基板を、第１の位置に動かし、維持することができる。エネルギー源は、次に、基板上の第１の区域に向けて所望の量のエネルギーを投射する。基板を、次に、エネルギー源による第２の区域へ第２の位置に動かす。エネルギーが所望の区域に正確にかつ均一に投射されるように、エネルギー源が基板にエネルギーを投射するときに、基板とエネルギー源との間の相対的な動きを、一時的に停止する。しかしながら、このステッピング動作は、ステップ毎に加速することおよび減速することを伴い、その動作はプロセスを著しく遅くする。
【００５３】
図５は、アレイに配列された４０個の正方形をしたダイ４１３を含有する基板４１０の上面図を概略的に図示する。ダイ４１３は、スクライブライン４１０Ａによって指し示される区域によって互いに分離される。エネルギー投射領域５２０Ａは、その区域全体にわたり（図４に示した）エネルギー源４２０がエネルギーパルスを放出するように適合する区域を指す。一般的に、エネルギー投射領域５２０Ａは、各ダイ４１３の区域に等しい区域またはそれよりも大きな区域をカバーすることができるが、各ダイ４１３の区域プラス周囲のスクライブライン４１０Ａの区域よりも小さく、その結果、エネルギー投射領域５２０Ａ内に放出されるエネルギーパルスがダイ４１３を完全にカバーするが隣のダイ４１３とは重ならない。
【００５４】
基板表面全体にわたり広がる複数のダイ４１３上にアニーリングプロセスを実行するために、基板および／またはエネルギー源４２０の出力域は、各ダイに関連して設置され、位置合わせされる必要がある。一実施形態では、曲線５２０Ｂは、アニーリングプロセスが基板の表面上の各ダイ４１３に実行されるので一連のアニーリングプロセス中の、基板４１０のダイ４１３とエネルギー源４２０のエネルギー投射領域５２０Ａとの間の相対的な動きを図示する。一実施形態では、動きが曲線５２０Ｂに従うように、ｘ方向およびｙ方向に基板を移動することによって、相対的な動きを実現することができる。別の一実施形態では、静止している基板４１０に対して相対的にエネルギー投射領域５２０Ａを動かすことによって、相対的な動きを実現することができる。
【００５５】
それに加えて、ダイの固有の配列に応じて、スループットおよびプロセス品質を最適化するために、５２０Ｂとは異なる経路を使用することができる。
【００５６】
一実施形態では、アニーリングプロセス中に、基板４１０は、図５の曲線５２０Ｂによって示されるように、エネルギー投射領域５２０Ａに対して相対的に動く。特定のダイ４１３がエネルギー投射領域５２０Ａ内に設置され位置合わせされると、ダイ４１３が、特定のアニールプロセスレシピに従って所定の持続時間にわたりある量のエネルギーに曝露されるように、エネルギー源４２０は、基板４１０に向けてエネルギーのパルスを投射する。基板４１０とエネルギー投射領域５２０Ａとの間の相対的な動きが、各ダイ４１３全体にわたって何らかの「ブラー（ｂｌｕｒ）」、すなわち、不均一なエネルギー分布、を引き起こさず、基板に損傷を引き起こすことのないようにエネルギー源４２０からのパルスエネルギーの持続時間は、典型的には十分に短い。
【００５７】
注入した領域の急速繰り返し加熱および冷却を伴うサブメルトアニールプロセスを使用して、Ｂ１８イオンを注入した基板をアニールすることができる。図６は、別の一実施形態による方法６００を要約した流れ図である。６０２において、いずれかの所望の実施形態に従って、基板表面にボロン巨大分子を注入する。６０４において、注入した部分を、電磁エネルギーのパルスに曝露させることによってアニールする。電磁エネルギーのパルスは、繰り返し注入した部分を急速に加熱し冷却して、基板をアニールする。
【００５８】
一実施形態では、電磁エネルギーのパルスは、実質的に同じエネルギーフラックスで同じ持続時間の電磁エネルギーの少なくとも約３０パルスを包含する。一実施形態では、パルスの数を、約３０パルスと約１００，０００パルスとの間、または約５０パルスと約１０，０００パルスとの間、または約１００パルスと約１，０００パルスとの間、または約２００パルスと約５００パルスとの間などの、少なくとも約３０パルス、または少なくとも約５０パルス、または少なくとも約１００パルスとすることができる。一実施形態では、各パルスのエネルギーフラックスは、約０．２Ｊ／ｃｍ２と約１．０Ｊ／ｃｍ２との間、例えば、約０．２５Ｊ／ｃｍ２などの、約０．１Ｊ／ｃｍ２と約２．０Ｊ／ｃｍ２との間である。一実施形態では、パルスはレーザ光を包含する。各パルスは、約１０ｎ秒と約１００ｎ秒との間、例えば、２０ｎ秒などの、約１ｎ秒と約１０μ秒との間の持続時間を有することができる。必要とされるパルスの数は、一般に、各パルスのフルエンスおよび持続時間に逆比例する。
【００５９】
電磁エネルギーの各パルスは、基板のエネルギーを与えた区域内にマイクロアニールサイクルを実現する。細分化されていないボロンクラスタは、壊され、個々のボロン原子およびシリコン原子を、各パルスによって単位格子寸法の数分の１動かす。結晶格子位置を占有するボロン原子およびシリコン原子は、それらをその場所から動かすために十分なエネルギーを各パルスから受け取らないが、結晶格子配置間の空間を占めるこれらの原子は、占有されていない格子位置に向けて徐々に動く。パルス間には入射エネルギーフラックスは低下して、次のパルスが放出される前に各パルスからのエネルギーが結晶格子を通って消散することを可能にする。一実施形態では、入射エネルギーフラックスがパルス間にはゼロ近くにまで低下することがある。別の一実施形態では、入射エネルギーフラックスは低下して、正味のエネルギーフラックスをアニール帯の外にさせる。従って、標準的なサブメルト技術が２０μ秒以上継続する放射光のスパイクにボロンドープした基板を曝露させることを必要とするが、繰り返しの短パルスは、はるかに短い合計持続時間および低い出力必要量でアニールプロセスを実現することができる。各パルスの持続時間に対して相対的に各パルス間の時間を、約１００％と約１５０％との間、例えば、約１２５％などの、約５０％と約２００％との間とすることができる。パルス持続時間の約１００％より短い残りの期間は、次のパルスが始まる前に、注入した領域の正味のエネルギーバランスがパルス中に受けるピークエネルギー密度よりも低いゼロでないレベルにまで低下することを可能にする。パルス持続時間の約１２５％よりも長い残りの期間は、正味のエネルギーバランスが次のパルスに先立って休止状態にまで戻ることを可能にする。
【００６０】
一例では、５００ｅＶの等価ボロンイオンエネルギーで２×１０１５ｃｍ−２のドーズにまでＢ１８イオンを、基板に注入した。約１．４μ秒の合計持続時間にわたり５３２ｎｍの波長で０．２３４Ｊ／ｃｍ２を放出する２０ｎ秒レーザによる３０パルスの後で、ＲＳは、約５００Ωであった。約４５μ秒の持続時間にわたる１０００パルスの後では、ＲＳは、約４００Ωであった。
【００６１】
別の一例では、同様のドーズおよびイオンエネルギーでＢ１８イオンを基板に注入した。約１３．５μ秒の合計持続時間にわたり５３２ｎｍの波長で０．２３４Ｊ／ｃｍ２を放出する２０ｎ秒レーザによる３００パルスの後で、約１４７Åの深さで、約５Å／ｄｅｃのその深さにおける濃度プロファイルで、１０１９ｃｍ−３のボロンイオン濃度が認められた。
【００６２】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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