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KR930003857B1 - 플라즈마 도우핑방법 - Google Patents

플라즈마 도우핑방법 Download PDF

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KR930003857B1
KR930003857B1 KR1019880009791A KR880009791A KR930003857B1 KR 930003857 B1 KR930003857 B1 KR 930003857B1 KR 1019880009791 A KR1019880009791 A KR 1019880009791A KR 880009791 A KR880009791 A KR 880009791A KR 930003857 B1 KR930003857 B1 KR 930003857B1
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KR
South Korea
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electrode
semiconductor substrate
vacuum chamber
plasma doping
high frequency
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KR1019880009791A
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Inventor
이찌로 나까야마
분지 미즈노
마사부미 구보다
마스오 탄노
Original Assignee
마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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    • H10P32/00—
    • H10P32/1204—

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

플라즈마 도우핑방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마도우핑장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 SIM프로필(Secondary Ion Mass Spectrometer Profile)결과를 표시한 그래프.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 시이트저항과 펄스주파수(간헐적인 주파수)의 관계를 표시한 그래프.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 플라즈마도우핑장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
제5도는 상기 제3실시예에 의한 SIM프로필결과를 표시한 도면.
제6도는 본 발명의 제4실시예에 의한 플라즈마도우핑장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
제7도는 본 발명의 제5실시예에 의한 플라즈마도우핑장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
제8도는 종래의 플라즈마도우핑장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
8,17,27,36 : 진공실 9,21,31,39 : 가스도입구
10,18,28 : 상부전극 11,19,29,37 : 하부전극
13,20,3038 : 실리콘기판 14,22,33,41 : 고주파전원
15 : 전압계 16 : 펄스발생장치
23 : 전류계 24 : 고주파변류기
25,32,40 : 가스배기구 26,35,48 : 온도조정기
32,42 : vdc미터 43 : 석영유리
44 : 마이크로파전원 45 : 도파관
46 : 마그넷 47 : ECR이온원
본 발명은, 시료표면에, 특히 반도체기판의 표면에, 고주파방전에 의해 발생된 플라즈마를 조사함으로써, 불순물을 도입하는 플라즈마도우핑방법에 관한 것이다.
최근, 반도체장치의 소형화, 고집적화, 다공정화에 수반해서 반도체기판에 불순물을 도입하는 기술이 다양하게 개발되고 있다. 그중 한가지 기술은 기판의 표면에 붕소, 비소 또는 인등의 유리를 퇴적시켜, 소정의 시간 동안 기판에 열을 가하여 열확산을 행하게 하는 불순물확산처리이다. 또 다른 기술은, 수 10KV~수 MV의 전압으로 불순물을 이온화하고, 가속시킴므로써, 기판에 이온을 주입시키는 이온주입처리이다.
MOS트랜지스터의 소스와 드레인의 전극을 형성할때에는 일반적으로 상기 처리중에서 이온주입처리가 널리 이용되고 있다. 한편, 집적회로의 소형화의 결과로서, 소스와 드레인의 영역을 형성할때에는, 얇은 접합의 구성이 필요하게 되어 있다. 그러나, 현재의 이온주입처리로서는 수 10KV등의 상대적으로 작은 에너지를 사용하는 경우에도, 시도하고 있는 이상적인 깊이보다 깊게 주입되는 문제점을 가지고 있다.
또한, MOS트랜지스터의 게이트전극을 형성하기 위하여 다결정실리콘등에 도우핑하는데 있어서 붕소, 비소, 인의 유리로부터 불순물이 확산이 통상 사용되고 있다.
그러나 이들 불순물로서 상기 유리를 사용하는 방법에서는, (i) 유리의 퇴적, (ii)열처리, (iii) 유리의 제거하는 3개의 단계를 필요로 하는 동시에, 실리콘 기판 전체면에 유리를 퇴적하게 되므로, 국소영역에만 도우핑시키는 것은 곤란하고, 또한 다결정실리콘상의 도우핑의 량이 상당히 많게 되어, 농도제어도 곤란하였다.
또한, 장치상의 패턴이 극히 미세화됨에 따라, 수직측면(트렌치의 내부벽)을 커패시터의 전극으로 사용하는 것을 특징으로하는 실리콘층의 표면에 깊은 홈(trench)를 형성함으로써, MOS트랜지스터상에 커패시터를 형성하는 것이 주류를 이루고 있다. 그리고, 이 홈의 수직축면상에 도우핑하기 위하여 경사이온주입법이 사용되고 있다. 그러나, 상기 경사이온주입법을 사용할 경우, 홈 사이의 폭이 좁은 것에 대해서는, 홈의 상단부가 마스크로 되어서 측벽하부에 불순물공핍영역이 형성되는 문제가 있었다. 한편, 불순물공핍영역이 형성되는 것을 방지하기 위하여 경사이온주입의 경사각도를 홈측벽에 대해서 얕게 할 경우, 측벽상에서 이온의 반사가 증대되어, 불순물 농도제어가 매우 곤란하게 되는 문제가 있었다(예, G. Fuse「Journal of Electrochemical Soc.」 133-996(1986)). 홈의 전체측벽에 균일하게 불순물을 주입하기 위하여, 회전이온 주입을 행할 경우, 공정수도 증가하는 문제도 가지고 있었다.
상기 문제점을 해결하고 최근 반도체기술의 필요성을 실현하기 위하여, 플라즈마도 방법이 제안되고 있었다(예를들면, 일본국 특개소 56-138921호 공보등). 이하, 종래의 플라즈마도우핑의 방법에 대해서 제8도를 참조하면서 설명한다. 제8도에 있어서, 먼저 하부전극(1)과 상부전극(2)를 가진 진공용기(3)의 하부전극(1)위에 실리콘(Si)기판(4)을 얹어 놓는다. 다음에, 가스도입구(5)로부터 진공용기(3)내에 20sccm의 유량비율로 PH3를 유입시키면서 배기구(6)로부터 배기를 행하여 진공용기(3)내의 PH3의 압력을 0.1Torr로 제어한다. 마지막으로, 하부전극(1)과 상부전극(2)사이에 고주파전원(7)에 의해 13.56MHz, 300W의 고주파를 인가해서, 진공용기(3)내에 PH3을 플라즈마방전을 발생시켜서, 실리콘 기판(4)에 인을 도우핑한다.
그러나, 상기 종래의 플라즈마도우핑방법에서는, 고주파방전하는 동안, 이온전류를 측정할 수 없기 때문에, 실리콘기판(4)의 불순물도우핑량을 정확하게 제어하는 것은 곤란하다.
또한, 통상적으로 안정된 방전을 얻을 수 있는 종래의 드라이에칭장치의 진공범위, 예를들면 5×10-2~5Torr에서는, Si기판(4)의 표면위에 불순물을 석출하여, Si에 대한 불순물을 한계고용성에 가까운 량(예를 들면, 붕소에 대해서는 1023원자/cm3정도)이 단시간내에 증착된다. 그런데, 시도하는 정확한 도우핑량은, 예를들면 붕소에 대해서는 1016~1017원자/cm2이고, 비소(AS) 또는 인(P)에 대해서는 1018~1019원자/cm2이다. 따라서, 시도하는 정확한 도우핑량은 1023원자/cm3의 퇴적량에 비해서 낮기 때문에, 방전시간을 단축시키는 방법으로는 이와 같이 원자의 낮은 양을 증착시키기 어렵다. 또 기판의 표면부근에서 바람직하지 않은 불순물을 석출시키지 않도록 하기 위하여, Si기판의 온도를 상승시켜야 할 경우(예를들면 300℃), MOSLSI의 소오스와 드레인을 형성할때, 현재 사용하고 있는 포토레지스트의 공정을 사용할 수 없다.
상술한 바와 같이, 종래의 플라즈마도우핑방법은, 도우핑하는 불순물의 농도를 제어할 수 없는 문제를 가지고 있다.
본 발명의 주목적은, 도우핑처리를 하는 동안 불순물농도를 정확하게 제어할 수 있는 플라즈마도우핑방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 고주파방전을 진공실내에서 간헐적으로 행한다. 또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 고주파방전을 발생기키는 고주파전류를 제어한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 진공실내의 가스압력을 1×10-4Torr~5×10-2Torr로 한다.
그리고, 이들 상기 구성에 의해, 본 발명은 이하와 같은 효과를 가진다.
(i) 고주파방전을 간헐적으로 행함으로서, 피처리물 표면으로부터 임의의 길이까지 소정의 불순물층을 형성할 수 있다.
(ii) 고주파방전을 발생시키는 고주파전류를 제어함으로서, 불순물농도를 정확하게 제어할 수 있다.
(iii)진공실내의 압력을 1×10-4Torr~5×10-2Torr로 함으로써, 피처리물 표면에 불순물을 석출시키지 않고, 또한 저농도의 불순물을 도우핑할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 대하여 제1도를 참조하면서 설명한다. 제1도에 있어서, 진공실(8)에는, 가스도입구(9)가 형성되어 있는 동시에, 진공실(8)의 내부에는 상부전극(10) 및 하부전극(11)이 배치되어 있다.
그리고, 하부전극(11)의 온도는 항상 20℃가 되도록 온도조정기에 의해 제어되는 동시에, 하부전극(11)위에는 피처리물로서 6인치의 Si기판(13)이 놓여 있다.
(14)는 13.56MHz의 고주파를 발생시키는 고주파전원이며, 하부전극(11)에 접속되어 있다. (15)는 음극 강하전압축정용의 전압계이다. (16)은 고주파전원(14)으로부터 발생하는 고주파전력을 간헐적으로 제어하여 이 고주파전력이 소정의 휴지시간을 가지도록 하는 펄스제너레이터(펄스발생장치)이다.
상기의 구성에 의하며, Si기판(13)에 도우핑하기 위한 불순물을 함유하는 기체로서 B2H6(He 베이스 5%)를 사용하고, 이 기체를 진공실(8)의 내부에 가스도입구(9)로부터 10sccm의 비율로 도입하는 상태에서, 진공실(8)의 내부를 2×10-3Torr의 진공으로 유지하고, 전압계(15)의 값이 -700V로 되는 전압하에서, 고주파전원(14)으로부터 공급되는 고주파를 펄스제너레이터(16)의 출력펄스를 이용해서 간헐적으로 하부전극(11)으로 보내어 방전시킨다. 그리고, 한번에 행하는 방전시간과 휴지시간을 알맞는 값으로 설정하고, Si기판(13)의 표면온도를 120℃로 유지한다. 그리고, 전체방전시간이 100초로 되도록 고주파방전을 행한다. 제2도의 a는 상기한 도우핑에 의해 얻어진 불순물층의 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometer)분석데이터의 그래프이고, 표면부근에서 붕소농도가 약 1×1021cm-3로 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고 마찬가지로 해서, Si기판(13)의 표면온도를 100℃로 유지하고, 전체방전시간을 100초로 하면 제2b도에 표시한 바와 같은 결과가 된다. 또 마찬가지로 해서, Si기판(13)의 표면온도를 80℃로 유지하고, 전체방전시간을 100초로 하면 제2c도에 표시한 바와 같은 결과가 된다. 그리고, 이 그래프는 Si기판(13)의 표면온도가 높을 수록 불순물이 깊은데까지 도우핑되어 있는 것을 표시하고 있다.
이와 같이, 간헐적인 고주파방전의 듀티비율을 제어하여, Si기판(13)의 표면온도를 임의의 온도로 유지함으로서, 플라즈마도우핑의 불순물농도프로필을 조정할 수 있다. 이에 의해, Si기판(13)의 표면에 균일한 불순물층을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 도우핑할때에, 마스크로서 포토레지스트를 사용하였으나, 레지스트가 변질되지 않았다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 고주파방전을 간헐적으로 행함으로서, Si기판(13)의 표면온도를 일정하게 유지하고, 반면에 행하는 방전시간 및 간헐시간을 제어함으로서 Si기판(13)의 표면온도를 임의로 조정할 수 있다. 그리고, 이에 의해, Si기판의 표면에 형성되는 불순물층의 깊이방향으로 농도프로필을 조절해서, 균일한 불순물층을 형성할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 장치는 제1실시예에서 사용한 장치와 동일하다.
본 실시예에 있어서는, 고주파전력의 주파수(예를들면, 13.56MHz)를, 펄스제너레이터(16)에서 발생되는 0.01Hz~100Hz의 간헐적의 주파수의 범위에 의해, 펄스형상으로 변화시켰다.
이하, 본 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
먼저, 진공실(8)에 형성된 가스도입구(9)로부터 도우핑하기 위한 불순물을 함유한 B2H6(He베이스 5%)의 가스를 10sccm의 비율로 도입하여, 진공실(8)내를 1×10-3Torr의 진공도로 유지하는 동시에, 고주파전력을 일정하게 하기 위하여, 음극강하전압, 즉 전압계의 값이 -700V가 되도록 고주파전력을 조정한다.
다음에, 펄스제너레이터(16)에 의해 펄스형상으로 된 고주파전력의 주파수를 변화시켜서 각각 전력의 공급시간(방전시간)을 100초로 해서 Si기판(13)의 시이트 저항을 측정한다.
그 결과를 제3도에 표시하고 있다. 그런데, 시이트 저항은 Si기판(13)을 1000℃에서 30분간 N2중에서 열처리(Anneal)하였을때의 저항이다.
이 도면에서 명백한 바와 같이, 연속 방전으로부터 0.1Hz전후까지는 시이트저항 100Ω정도로 일정하지만, 0.1Hz~50Hz의 범위에서는 100Ω~200Ω의 사이에서 저항이 상승하고, 50Hz이상의 펄스방전상태에서는, 시이트저항은 200Ω정도의 일정한 값으로 되었다.
따라서, 고주파전력의 주파수를 0.1Hz~50Hz의 범위에서 변화시킴으로서, 불순물의 도우핑량을 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 듀티비는 50%(방전하는 시간과 휴지시간이 같음)로 하였으나, 듀티비를 변경하여도, 주파수에 대응하는 시이트저항이 변화하는 것을 추측할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제3실시예에 의한 플라즈마 도우핑방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 제4도는, 본 발명의 제3실시예에 의한 플라즈마 도우핑장치의 개략적인 구성도이다.
동 도면에 있어서, (17)은 진공실이고, (18)은 상부전극이고, (19)는 하부전극이고, (20)은 하부전극(19)위에 얹어놓은 Si기판이며, 각각 진공실(17)내에 배치되어 있다.
또한, (21)은 Si기판(20)에 도우핑하기 위한 불순물을 함유한 기체를 도입하는 가스도입구, (22)는 13.56Hz의 고주파를 발생시키는 고주파전원이며, 하부전극(19)에 접속되어 있다. (23)은 전류계로서, 방전시의 전류를 고주파변류기(24)를 통하여 측정하는 것이다. (25)는 가스배기구이고, (26)은 하부전극(19)의 온도를 일정하게 유지하는 온도조정기이다.
이상과 같이 구성된 플라즈마 도우핑장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 먼저, 진공실(17)내에 불순물을 함유하는 가스로서, B2H6(He 희석 95%)를 8sccm의 비율로 도입하고, 압력을 1×10-3Torr로 하였다.
다음에 고주파전원(22)으로부터 고주파를 하부전극(19)에 인가하여, 고주파전류를 5A,10A,15A가 되도록 고주파전력을 변화시켜, 각각 100초간 방전시켰다. 그 결과를 표시한 것이 제5도이다. 제5도는 방전후의 Si기판(20)의 표면부근에 존재하는 붕소원자의 SIMS분석결과를 표시한 그래프이다. 이 도면으로부터, 표면부근의 붕소의 농도는 고주파전류가 5A일때, 1.5×1021cm-3, 10A일때, 3.0×1021cm-3, 15A일때, 4.5×1021cm-3로 비례관계에 는 것을 알 수 있다. 또한, 마찬가지의 조건하에서 고주파전류를 5A로 하고, 방전 시간을 300초로 할때와 고주파전류를 15A로 하고, 방전시간을100초로 할때에 불순물의 농도가 각각 4.4×1021cm-3과 4.5×1021cm-3으로되어, 거의 동일한 농도를 나타낸다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 고주파방전을 이용하는 플라즈마 도우핑에서, 고주파전류는 도우핑된 붕소농도와 비례관계에 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 고주파전류를 제어함으로서, 소정의 불순물농도를 정확하게 제어하는 일이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 고주파방전을 사용하였으나, 고주파방전과 ECR(전자 사이클로트론공명) 방전을 조합해도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.
다음에, 본 발명의 제4실시예에 의한 플라즈마 도우핑방법에 대하여 제6도를 참조하면서 설명한다. 동도면에 있어서, (27)은 진공실이고, (28)은 상부 전극이고, (29)는 하부전극이고, (30)은 하부전극(29)위에 얹어놓은 Si기판으로 서 각각 진공실(27)내에 배치되어 있다. 또한, (31)은 Si 기판(30)에 도우핑하기 위한 불순물을 함유한 기체를 도입하는 도입구이고, (32)는 배기구이고, (33)은 13.56MHz의 고주파를 발생시키는 고주파전원이고, 하부전극(29)에 접속되어 있다. 또한, (34)는 음극강하전압을 측정하는 Vdc미터이다. 또한, (35)는 하부전극(29)의 온도를 일정하게 유지하는 온도조정기이다.
이하, 그 동작에 대해서 설명한다.
먼저, Si기판(30)에 도우핑하기 위한 불순물가스로서, B2H6(He 베이스 5%)를 사용하고, 진공실(27)내에 가스도입구(31)로부터, B2H6을 10sccm의 비율로 도입하였다.
다음에, 진공실(27)내를 2×10-3Torr의 진공도로 유지한 상태에서, Vdc미터(34)가 -700V로 되도록 고주파전원(33)의 전력을 조정해서, 두 시료에 대해서 방전시간이 각각 10초 및 100초 되도록 공급하였다. SIMS의 분석결과로부터, 10초동안 방전한 기판의 표면은 약 1×1020cm-3의 농도가 존재하고, 100초동안 방전한 기판의 표면은 약 1×1021cm-3의 농도가 존재하고 있는 것을 알수 있었다. 또한, 깊은 홈내에도 붕소가 균일하게 도우핑되어 있는 것도 확인되었다.
다음에, 진공도를 2×10-2Torr로 해서 마찬가지의 실험을 행하였다. SIMS의 분석결과에 의해, 10초동안 방전한 기판의 표면은 약 2×1020cm-3의 붕소농도가 존재하고, 100초동안 방전한 기판표면은 약 2×1021cm-3의 붕소 농도가 존재하고 있는 것을 알수 있었다.
이것은, 방전시간에 비례하여 붕소의 농도가 변환하는 것을 나타내는 것이다.
그러나, 진공도를 5×10-2Torr로해서 마찬가지의 실험을 행하면, Si기판(30)의 표면의 붕소의 농도에 있어서, 10초동안 방전한 기판표면은 3×1021cm-3의 농도로 되고, 100초동안 방전한 기판표면은 5×1021cm-3의 농도로 되어, 붕소의 농도는 더이상 방전시간에 비례하지 않는 것을 알수 있다. 또한, 진공도를 1×10-1Torr로 하면, 10초동안 방전한 기판의 표면과 100초동안 방전한 기판의 표면은 다같이, 1×1022cm-3의 붕소농도로 되어 동일한 농도로 되었다. 이것은, 5×10-2Torr 이상의 진공도에서는, Si기판(30)의 표면에서 붕소가 석출되기 시작하고, 시간을 변화시켜도 Si기판(30)의 표면의 농도조정을 할수 없게 되기 때문이다.
또한, 진공도가 5×10-2Torr 및 1×10-1Torr의 경우에는 포토레지트가 변질하는 것도 확인되었다. 이 결과로부터, 불순물의 석출과 레지스트의 변질과는 어떠한 관계가 있는 것으로 생각된다. 반대로, 1×10-3Torr 미만의 진공도, 예를들면 5×10-4Torr 이하에서는 플라즈마가 발생하기 어렵게 되고, Si 기판(30)에도 도우핑되는 것을 확인될수 없었다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 진공도를 1×10-3Torr 이상 5×10-2Torr 미만으로 해서, 방전시간을 제어함으로서, 불순물을 석출시키지 않고, Si기판(30)의 표면의 농도를 제어하는 일이 가능해진다.
다음에, 본 발명의 제5실시예에 있어서의 플라즈마 도우핑방법에 대해서, 제7도를 참조하면서 설명한다. 제7도에 있어서, (36)은 진공실이고, (37)은 하부전극이고, (38)은 하부전극(37)위에 얹어놓은 Si기판으로서, 길이 6인치, 패턴개구폭 0.5μm, 깊이 3μm의 홈이 형성되어 있다. 또, (39)은 가스 도입구이고, (40)은 배기구이고, (41)은 하부전극(37)에 접속되고, 13.56MHz의 고주파를 발생시키는 고주파전원이고, (42)는 음극강하전압을 측정하는 Vdc미터이고, (43)은 석영유리이고, (44)은 마이크로파전원으로서, 도파관(45)을 개재해서 마이크로파를 진공실(36)내에 공급한다. 또한, (46)은 마그넷으로서 전자를 회전시켜, ECR이온원(47)에서 ECR 방전을 발생시킨다. 또한, (48)은 하부전극(37)의 온도를 일정한 온도로 유지하는 온도조정기이다.
이하, 그 동작에 대해서 설명한다.
먼저, Si기판(38)에 도우핑하기 위한 불순물 가스로서, B2H6(He 베이스 5%)를 사용하고, 진공실(36)내에 가스도입구(39)로 부터 10sccm의 비율로 도입한다. 다음에, 진공실(36)내는 5×10-4Torr의 진공으로 유지한 상태에서, Vdc미터(42)가 -700V로 되도록 고주파전원(41)의 전력을 조정해서, 두 시료에 대해서 방전시간이 각각 10초 및 100초 동안 공급하였다. 동시에, 마이크로파전원(44)으로부터 전력을 각각 300W공급하고, ECR 이온원(47)이 방전하도록 마그넷(46)의 자계강도를 875가우스 정도로 조정하였다. SIMS의 분석결과로부터, 표면부근에서 고주파전원(46)으로부터 전력을 10초동안 방전한 기판은 1×1020cm-3의 붕소농도가 존재하고, 100초동안 방전한 기판은 1×1021cm-3의 붕소농도가 존재하고 있는 것을 알았다. 또한, 붕소를 깊은 홈내에 균일하게 도우핑되어 있는 것도 SIMS의 분석결과로부터 확인되었다.
또한, 본 실시예에 의하면, ECR 이온원(47)을 사용하였을 경우, 진공도가 1×10-4~5×10-3Torr의 범위에서 안정된 플라즈마가 발생하고, 이 전체영역에서 재현성이 좋게 Si 기판(38)의 표면에 붕소가 도우핑되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 이 범위에서 Si기판(38)의 표면으로부터 붕소의 석출은 볼수 없고, 방전시간의 변화와 함께 불순물 도우핑량이 변화하는 동시에, 포토레지스트를 사용할 수 있는 것을 알았다. 또, 불순물가스로서, ASH3,PH3로 해도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 고주파방전과 ECR 방전을 사용해서, 진공도를 1×10-4Torr~5×10-3Torr로해서, 방전시간을 제어함으로서, 불순물을 석출시키지 않고, Si기판(38)의 표면의 농도를 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 고주파전원(41)의 주파수를 13.56MHz로 하였으나, 주파수가 낮은 전원(예를 들면 800KHz)을 사용해도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

Claims (14)

  1. 진공실(8)내에 있는 제1전극(11) 위에 피반도체기판(13)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유한 가스를 제어하여 감소된 압력상태로 진공실(8)에 인입시키는 공정과, 상기 진공실내에서 상시 제1전극(11)과 제2전극(10)간에 고전압의 고주파전류를 간헐적으로 인가하여 고주파방전으로 플라즈마도우핑을 행하는 공정과, 상기 반도체기판(13)의 표면에 도우핑되는 불순물의 양을 제어하기 위하여 간헐적인 듀우티비율을 제어하는 공정으로 이루어지므로써, 상기 반도체기판(13)상에 불순물을 플라즈마도우핑 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  2. 진공실(8)내에 있는 제1전극(11)위에 피반도체기판(13)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유한 가스를 제어하여 감소된 압력상태로 진공실(8)에 인입시키는 공정과, 상기 진공실내에서 상기 제1전극(11)과 제2전극(10)간에 고전압의 고주파전류를 0.1Hz~50Hz의 간헐적인 주파수로 인가하여 상기 진공실에서 고주파방전으로 플라즈마도우핑을 행하는 공정으로 이루어지므로써, 상기 반도체기판(13)상에 불순물을 플라즈마 도우핑하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피반도체기판(13)은 단결정실리콘, 다결정실리콘 또는 비결정실리콘으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불순물은 붕소, 인 또는 비소인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑 방법.
  5. 진공실(17)내에 있는 제1전극(19)위에 피반도체기판(20)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유한 가스를 제어하여 감소된 압력상태로 진공실에 인입시키는 공정과, 상기 고주파전류를 측정하는 수단(23)을 통하여 상기 진공실에 제1전극(19)과 제2전극(18)간에 고전압의 고주파전류를 인가하여 고주파방전으로 플라즈마를 발생하는 공정과, 상기 반도체기판(20)의 표면에 도우핑된 불순물의 양을 제어하기 위하여 상기 수단(23)의 측정값을 근거로 상기 고주파전류를 제어하는 공정으로 이루어지므로써, 상기 반도체기판(20)상에 불순물을 플라즈마 도우핑하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 피반도체기판(20)은 단결정실리콘, 다결정실리콘 또는 비결정실리콘으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 불순물은 붕소, 인 도는 비소인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑 방법.
  8. 진공실(27)내에 있는 제1전극(29)위에 피반도체기판(30)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유하는 가스를 1×10-3Torr~5×10-2Torr의 압력상태로 상기 진공실로 인입시키는 공정과, 상기 진공실에서 제1전극(29)과 제2전극(28)에 고압의 고주파전류를 간헐적으로 인가하는 공정과, 상기 반도체기판(30)의 표면상에 도우핑된 불순물의 양을 제어하기 위하여 상기 고전압의 고주파전류를 인가하는 주기를 제어하는 공정으로 이루어지므로써, 반도체기판(30)상에 불순물을 플라즈마 도우핑하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반도체기판(30)의 표면은, 단결정실리콘으로 되어 있고, 캐패시터의 전극 또는 절연분리영역으로서의 홈(트랜치)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  10. 진공실(36)내에 있는 제1전극(37)위에 피반도체기판(38)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유하는 가스를 1×10-4Torr~5×10-2Torr의 압력상태로 상기 진공실로 인입시키는 공정과, 상기 진공실내에서 상기 제1전극(37)과 제2전극(36)간에 고전압의 고주파전류를 간헐적으로 인가하고 마이크로웨이브도 상기 진공실내로 간헐적으로 인가하여 고주파방전과 전자사이클로트론공명방전으로 플라즈마 도우핑을 행하는 공정과, 상기 반도체기판(38)의 표면을 도우핑한 불순물의 양을 제어하기 위하여 상기 고주파전류의 인가주기를 제어하는 공정으로 이루어지므로써, 반도체기판상에 불순물을 플라즈마 도우핑하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피반도체기판(38)은 단결정실리콘, 다결정실리콘 또는 비결정실리콘으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 불순물은, 붕소, 인 또는 비소인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑 방법.
  13. 제10항에 있어서, 피반도체기판(30)의 표면은, 단결정실리콘으로 되어 있고, 커패시터의 전극 또는 절연분리영역으로서의 홈(트랜치)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑방법.
  14. 진공실(27)내에 제1전극(29)위에 피반도체기판(30)을 얹어놓는 공정과, 하나이상의 불순물을 함유한 가스를 제어하여 감소된 입력상태로 진공실에 인입하는 공정과, 상기 진공실에서 제1전극(29)과 제2전극(28)간에 고압의 고주파전류를 간헐적으로 인가하여 고주파방전을 발생시키고, 상기 반도체기판에서 농도를 조정한 깊이로 플라즈마 도우핑하도록 상기 간헐적인 주파수를 변경시키는 공정으로 이루어지므로써, 반도체기판상에 불순물을 플라즈마 도우핑 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도우핑 방법.
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