特開2016-225356IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、半導体素子の製造方法に関するものである。

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】ゲルマニウムまたはIII−V族を含む被処理基板を用いて高品質なPN接合を伴う半導体素子を製造すること。
【解決手段】被処理基板にドーパントを注入して半導体素子を製造する方法である。マイクロ波を用いて処理容器内に高周波プラズマを発生させる。発生させた高周波プラズマを用いて、処理容器内の保持台に保持されたゲルマニウムを含む被処理基板に対してプラズマドーピング処理を行う。
【選択図】図4

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、非特許文献3に示すように、たとえばゲルマニウムを被処理基板として用いた場合、従来シリコン基板に施していた処理条件と同様の処理条件でイオン注入やアニーリングを実施すると、激しい表面荒れが生じる。このため、従来のシリコン基板に用いていた処理と同様の処理をゲルマニウムやIII−V族に用いたのでは、表面が滑らかな製品を製造することができない。 そこで、非特許文献4が示すように、表面荒れを抑制するために、ゲルマニウム基板上に二酸化シリコンを堆積する技術や、イオン注入時にウェハを液体窒素で冷却して表面荒れを抑制する技術が提案されている。 しかしながら、これらの方法は、プロセス(工程)を組み立てる上で大きな制約を強いる手法であり、適応させる場合には新たな課題を生じさせる懸念がある。たとえば、非特許文献4が示すようなゲルマニウム基板上に二酸化シリコンを堆積する方法は、ゲルマニウム基板中に元素を浅く注入したい場合は使えない。また、イオン注入時にウェハを液体窒素で冷却する方法は、ウェハ表面の結露の対策等が必要であるので、LSI製造プロセス向けにウェハ基板材料を冷却しながらイオン注入を実施できる設備の構築は容易ではない。 また、ゲルマニウムを被処理基板とした場合、基板内のn型不純物の活性化濃度が低くなる事が知られている。さらに、不純物の不活性化は特にn型不純物において顕著であるが、p型不純物についても、基板表面付近で不純物喪失が生じる。 さらに、シリコン基板の場合と同様、ゲルマニウムを被処理基板に用いた場合も、3次元構造を有するFinFET型半導体素子のような形状については、コンフォーマルドーピングを達成することが難しい。これについては、非特許文献5に詳細な説明がある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

開示する半導体素子の製造方法は、1つの実施態様において、被処理基板にドーパントを注入して半導体素子を製造する方法であって、マイクロ波を用いて処理容器内に高周波プラズマを発生させることで、処理容器内の保持台に保持されたゲルマニウムを含む被処理基板に対してプラズマドーピング処理を行うプラズマドーピング処理工程を含む。
【発明の効果】
開示する半導体素子の製造方法の1つの実施態様によれば、被処理基板にゲルマニウムやIII−V族が含まれる場合でも高品質なPN接合を伴う半導体素子を製造することができるという効果を奏する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】図1は、第1のドーピング装置の要部を示す概略断面図である。

【図2】図2は、図2に示すドーピング装置に含まれるスロットアンテナ板を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。

【図3】図3は、第1の半導体素子の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図4】図4は、第1の半導体素子の製造方法を用いてゲルマニウム基板にヒ素をドーピングした際に得られるSIMSプロファイルの一例を示す図である。

【図5】図5は、第1の半導体素子の製造方法を用いた場合のドーパントのアニール温度に対する拡散係数をプロットした図である。

【図6】図6は、第1の半導体素子の製造方法を用いてアニール処理を実施した場合の、アニール温度に対するシート抵抗値を4端針法およびホール効果測定法で検証した結果を示す図である。

選択図 図4出願人が指定した本件の代表的な図

28 制御部   29 温度調整機構   30 ガス供給孔   31 ドーピング装置   32 処理容器   33 ガス供給部   34 保持台   34a ヒータ   35 マイクロ波発生器   36 誘電体窓   37 スロットアンテナ板   38 誘電体部材   39 プラズマ発生機構   40 スロット孔

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