JP2553556B2 - Impurity doping method and apparatus - Google Patents
Impurity doping method and apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はシリコン基板表面に所望の不純物をドーピン
グするドーピング装置に係わり、特に不純物ドーピング
量の測定を自動的に行ない正確なドーピング量制御を行
う不純物ドーピング方法及びその装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a doping apparatus for doping a surface of a silicon substrate with a desired impurity, and more particularly to an impurity doping for automatically measuring an impurity doping amount and accurately controlling the doping amount. The present invention relates to a method and an apparatus thereof.
従来の技術 近年、集積回路の高集積化に伴ない浅い接合形成が要
求されており、プラズマドーピングが従来の熱振散、イ
オン注入に代わる新しい不純物のドーピング方法として
注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, shallow junction formation has been required along with high integration of integrated circuits, and plasma doping has attracted attention as a new impurity doping method in place of conventional heat dissipation and ion implantation.
以下図面を参照しながら、上述のプラズマドーピング
の一例について説明する。第4図はプラズマドーピング
装置の概略図を示すものである。第4図において、1は
真空容器である。2はプラズマ発生用圧極である。3は
プラズマ発生源の電源(高周波電源でも直流電源でもよ
い)である。4はドーピング源となる不純物を含んだガ
スである。5は図示していない排気系に接続される排気
口である。6はシリコン基板の被処理物である。An example of the above plasma doping will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a schematic view of the plasma doping apparatus. In FIG. 4, 1 is a vacuum container. 2 is a piezo-electrode for plasma generation. 3 is a power source of the plasma generation source (either a high frequency power source or a DC power source may be used). Reference numeral 4 is a gas containing impurities as a doping source. An exhaust port 5 is connected to an exhaust system (not shown). 6 is an object to be processed on a silicon substrate.
以上のように構成されたプラズマドーピング装置につ
いて以下その動作について説明する。The operation of the plasma doping apparatus configured as above will be described below.
まず、真空容器1内を図示していない排気系に接続さ
れた排気口5より、真空排気する。次にドーピング源と
なる不純物を含んだガス4を一定量流しながら真空容器
1内を一定圧力にする。次にプラズマ発生用電極2にプ
ラズマ発生源の電源3より電力を供給しプラズマ発生用
電極2間にプラズマを発生し、シリコン基板6に不純物
をドーピングする。(例えば、セミコンダクタ ワール
ド「Semiconductor World」第6巻,第2号90〜92ペー
ジ) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では不純物のドーピン
グ濃度を測定する手段がないので、ドーピング処理後の
シリコン基板表面のシート抵抗測定やSIMS分析測定の結
果からプロセス条件を決め時間管理によってプラズマド
ーピング処理を行なっていた。そのため、不純物のドー
ピング濃度をインプロセスでモニタリングできず、再現
性よく一定量の不純物ドーピングができないという問題
点を有していた。First, the inside of the vacuum container 1 is evacuated through an exhaust port 5 connected to an exhaust system (not shown). Next, the inside of the vacuum container 1 is set to a constant pressure while flowing a constant amount of the gas 4 containing impurities as a doping source. Next, power is supplied to the plasma generation electrode 2 from the power source 3 of the plasma generation source to generate plasma between the plasma generation electrodes 2 and the silicon substrate 6 is doped with impurities. (For example, Semiconductor World, "Semiconductor World" Vol. 6, No. 2, pp. 90-92) Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned configuration, there is no means for measuring the doping concentration of impurities, so that the doping process is performed. After that, the process conditions were determined from the results of sheet resistance measurement and SIMS analysis measurement on the surface of the silicon substrate, and the plasma doping process was performed by time control. Therefore, there is a problem that the doping concentration of impurities cannot be monitored in-process, and a certain amount of impurities cannot be doped with good reproducibility.
本発明は上記従来の問題点に鑑み、不純物ドーピング
濃度の測定をインプロセスで行ない、正確なドーピング
濃度制御を行える不純物ドーピング方法及びその装置を
提供するものである。In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides an impurity doping method and an apparatus for performing the in-process measurement of the impurity doping concentration and accurately controlling the doping concentration.
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の第1発明の不
純物ドーピング方法は、ガスプラズマ中のイオン量を負
電位を持つプローブによって測定し、シリコン基板中に
ドーピングされる量をモニタリングするものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the impurity doping method according to the first invention of the present invention measures the amount of ions in a gas plasma with a probe having a negative potential to dope a silicon substrate. The amount monitored is monitored.
又、本発明の第2発明の不純物ドーピング装置は、ド
ーピング装置のプラズマ中に負電位のプローブを配置
し、そのプローブに流れるイオン電流を検知する手段と
この検知出力により所望のドーピング量に必要な処理時
間を演算し、ドーピング終了信号を出す手段を備えたも
のである。In the impurity doping apparatus of the second invention of the present invention, a probe having a negative potential is arranged in the plasma of the doping apparatus, a means for detecting an ion current flowing through the probe and a detection output required to obtain a desired doping amount. A means for calculating the processing time and outputting a doping end signal is provided.
作用 本発明の第1発明によれば、負電位を有するプローブ
に集められた飽和イオン電流とシリコン基板表面にドー
ピングされた不純物濃度の相関をとることにより、不純
物のドーピング濃度をインプロセスでモニタリングしな
がら、再現性よく一定量の不純物ドーピングを可能にす
ることができる。According to the first aspect of the present invention, the doping concentration of impurities is monitored in-process by correlating the saturated ion current collected in the probe having a negative potential and the concentration of impurities doped on the surface of the silicon substrate. However, it is possible to dope a certain amount of impurities with good reproducibility.
また、第2発明によれば、プラズマ中に負電位のプロ
ーブを配置することによって、プラズマ中の飽和イオン
電流を検知し、それに応じて処理時間を演算してドーピ
ング終了信号を出すことができ、この信号によって不純
物ドーピングを停止することによって再現性よく所望の
ドーピングを行うことができる。Further, according to the second invention, by arranging the probe of negative potential in the plasma, it is possible to detect the saturated ion current in the plasma, calculate the processing time accordingly, and output the doping end signal, By stopping the impurity doping by this signal, desired doping can be performed with good reproducibility.
実 施 例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例におけるプラズマドーピング
装置の概略図を示すものである。第1図において1〜6
は第4図の従来例と同様である。7aは正イオンを集める
プローブである。7bはプローブ7aを保護する絶縁管であ
る。8はプローブ7aに負電位を与える直流電源である。
9は電流計である。10は電圧計である。11はプローブ7a
に集められた飽和イオン電流値からシリコン基板6表面
にドーピングされる不純物濃度を演算し、プラズマ発生
源の電源3を停止させる演算処理器である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma doping apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 to 6 in FIG.
Is similar to the conventional example of FIG. 7a is a probe that collects positive ions. 7b is an insulating tube that protects the probe 7a. Reference numeral 8 is a DC power supply that gives a negative potential to the probe 7a.
9 is an ammeter. 10 is a voltmeter. 11 is probe 7a
It is an arithmetic processing unit that calculates the concentration of impurities to be doped on the surface of the silicon substrate 6 from the saturated ion current value collected in the above and stops the power supply 3 of the plasma generation source.
以上のように構成されたプラズマドーピング装置につ
いて、以下第1図,第2図及び第3図を用いてその動作
を説明する。The operation of the plasma doping apparatus configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
まず第2図はプラズマ中のプローブ7aに直流電源8か
ら加える電位を変化させた時の電流値変化を示すもので
あり、第2図のIiはプラズマ中の飽和イオン電流であ
る。このIiは第1図のプローブ7aに一定の負電位を与え
ることにより測定できる。First, FIG. 2 shows a change in current value when the potential applied from the DC power source 8 to the probe 7a in plasma is changed, and Ii in FIG. 2 is a saturated ion current in plasma. This Ii can be measured by applying a constant negative potential to the probe 7a shown in FIG.
第3図は上記Iiとシリコン基板6表面にドーピングさ
れた不純物濃度の関係を示すものである。FIG. 3 shows the relationship between the above Ii and the concentration of impurities doped on the surface of the silicon substrate 6.
使用した不純物を含むガスはB2H6/Heであり、Iiの変
化は真空容器1内のガス圧力及びプラズマ発生源の電源
3として用いた高周波電源(13.56MHz)の高周波電力を
変えて行なった。ドーピング時間は10分に固定した。The gas containing impurities used was B 2 H 6 / He, and Ii was changed by changing the gas pressure in the vacuum chamber 1 and the high-frequency power (13.56 MHz) used as the power supply 3 of the plasma generation source. It was The doping time was fixed at 10 minutes.
以上のように本実施例によれば、従来のプラズマドー
ピング装置のプラズマ発生領域内に負電位を有するプロ
ーブを挿入しプラズマ中の飽和イオン電流(Ii)を測定
することにより、シリコン基板表面にドーピングされる
不純物濃度をインプロセスでもモニタリングしながら、
再現性よく一定量の不純物をドーピングすることができ
る。又、不純物ドーピング濃度は飽和イオン電流とドー
ピング時間の積に比例するので、飽和イオン電流が変動
しても第1図の演算処理器11でドーピング の積分を行うことにより制御することができる。(Aは
比例定数)。As described above, according to the present embodiment, a probe having a negative potential is inserted into the plasma generation region of the conventional plasma doping apparatus, and the saturated ion current (Ii) in the plasma is measured, thereby doping the surface of the silicon substrate. While monitoring the in-process impurity concentration,
It is possible to dope a certain amount of impurities with good reproducibility. Further, since the impurity doping concentration is proportional to the product of the saturated ion current and the doping time, even if the saturated ion current fluctuates, the doping by the arithmetic processor 11 of FIG. It can be controlled by performing integration of. (A is a proportional constant).
すなわち所望のドーピング濃度に達した時点でドーピ
ング終了信号を出し、装置を停止できる。なお、実施例
においてプラズマ発生源の電源3は高周波電源を用いた
が、プラズマ発生源の電源3は直流電源もしくは交流電
源でもかまわない。又、実施例においてプローブ7aはPt
製の単探針を用いたが、プローブ7aはプラズマ中の飽和
イオン電流を測定できるものであれば、どのような材
質,材料でもかまわない。That is, when the desired doping concentration is reached, a doping end signal is output and the device can be stopped. Although the high frequency power source is used as the power source 3 of the plasma generation source in the embodiment, the power source 3 of the plasma generation source may be a DC power source or an AC power source. In the embodiment, the probe 7a is Pt.
Although a single probe made of is used, the probe 7a may be made of any material as long as it can measure a saturated ion current in plasma.
発明の効果 以上のように本発明の不純物ドーピング方法によれ
ば、プラズマ中の飽和イオン電流を測定することによ
り、シリコン基板表面にドーピングされる不純物濃度を
インプロセスでモニタリングしながら、再現性よく一定
量の不純物をドーピングすることができる。As described above, according to the impurity doping method of the present invention, by measuring the saturated ion current in plasma, the concentration of impurities doped on the surface of a silicon substrate is monitored in-process, and the impurity concentration is constant with good reproducibility. An amount of impurities can be doped.
又本発明の不純物ドーピング装置によれば、所定のド
ーピング量に走する処理時間を演算してドーピング終了
信号が出力されるので、その信号によって不純物ドーピ
ングを停止することにより再現性よく所望のドーピング
を行うことができる。Further, according to the impurity doping apparatus of the present invention, since the processing time required to reach a predetermined doping amount is calculated and the doping end signal is output, the impurity doping is stopped by the signal and desired doping can be performed with good reproducibility. It can be carried out.
第1図は本発明の一実施例におけるプラズマドーピング
装置の概略図、第2図はプラズマ中のプローブに対する
電圧−電流特性を示す図、第3図はプラズマ中の飽和イ
オン電流とシリコン基板表面にドーピングされた不純物
濃度の関係を示す図、第4図は従来のプラズマドーピン
グ装置の概略図である。 1……真空容器、2……プラズマ発生用の電極、3……
プラズマ発生用の電源、4……ドーピングすべき不純物
を含むガス、5……排気口、6……シリコン基板、7a…
…負電位を持つプローブ、11……演算処理器。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma doping apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing voltage-current characteristics with respect to a probe in plasma, and FIG. 3 is a saturated ion current in plasma and the surface of a silicon substrate. FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional plasma doping apparatus, which shows a relationship between doped impurity concentrations. 1 ... vacuum container, 2 ... electrodes for plasma generation, 3 ...
Power supply for plasma generation, 4 ... Gas containing impurities to be doped, 5 ... Exhaust port, 6 ... Silicon substrate, 7a ...
… A probe with a negative potential, 11… A processor.
Claims (2)
不純物をドーピングする方法において、ガスプラズマ中
のイオン量を負電位を持つプローブによって測定し、シ
リコン基板中にドーピングされる量をモニタリングする
ことを特徴とする不純物ドーピング方法。1. A method of doping impurities on a surface of a silicon substrate using gas plasma, comprising measuring the amount of ions in the gas plasma with a probe having a negative potential and monitoring the amount of doping in the silicon substrate. Characteristic impurity doping method.
とドーピングすべき不純物を含むガスを真空容器に導
入,排気するためのガス導入系,排気系から構成された
プラズマドーピング装置において、プラズマ中に負電位
のプローブを配置し、そのプローブに流れるイオン電流
を検知する手段とこの検知出力により所望のドーピング
量に必要な処理時間を演算し、ドーピング終了信号を出
す手段を備えたことを特徴とする不純物ドーピング装
置。2. A plasma doping apparatus comprising a vacuum container, an electrode for generating plasma, a power source, a gas introduction system for introducing and exhausting a gas containing impurities to be doped into the vacuum container, and an exhaust system. A negative potential probe is disposed in the probe, means for detecting an ion current flowing through the probe and means for calculating a processing time required for a desired doping amount by this detection output and outputting a doping end signal are characterized by Impurity doping apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140252A JP2553556B2 (en) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | Impurity doping method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140252A JP2553556B2 (en) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | Impurity doping method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304622A JPS63304622A (en) | 1988-12-12 |
| JP2553556B2 true JP2553556B2 (en) | 1996-11-13 |
Family
ID=15264455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62140252A Expired - Lifetime JP2553556B2 (en) | 1987-06-04 | 1987-06-04 | Impurity doping method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553556B2 (en) |
Families Citing this family (4)
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| US20040016402A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-29 | Walther Steven R. | Methods and apparatus for monitoring plasma parameters in plasma doping systems |
| JP2005005328A (en) * | 2003-06-09 | 2005-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Impurity introduction method, impurity introduction apparatus, and semiconductor device formed using the same |
-
1987
- 1987-06-04 JP JP62140252A patent/JP2553556B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63304622A (en) | 1988-12-12 |
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