表面处理方法和半导体装置的制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种表面处理方法，其特征为，包括：通过等离子体使物质等离子体化，生成第一等离子体化物质及第二等离子体化物质的等离子体化工序；开始向基体导入通过该等离子体而等离子体化的该第一等离子体化物质的开始工序；终止向该基体导入该第一等离子体化物质的终止工序；在该终止工序前观测通过该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化物质状态的观测工序；和根据该观测工序的观测结果，控制表示从该开始工序直到该终止工序为止的时间的等离子体处理时间的控制工序，使表示向该基体导入的第一等离子体化物质的总量的总剂量成为所希望的总剂量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将使原子、分子、化合物及合金等物质等离子体化的等离子化物质导入半导体基板等的基体的表面处理方法及半导体装置的制造装置。
技术介绍
为了制造半导体装置把磷、硼等杂质少量导入半导体基板，制作n型及p型半导体的工序成为必要。作为把这类杂质导入半导体基板的手段，广泛使用离子注入法。为了伴随半导体装置的微细化使半导体装置的结深度变浅，在离子注入过程注入离子的低能量化成为必要。在前述的离子注入法，在注入的离子能量低的低能量区域存在所谓生产率低的本质问题。因此提出了替换这类离子注入法的各种杂质导入手法。其中尤其是盛行研究将使杂质等离子体化的等离子化杂质导入半导体基板等的基体的等离子体掺杂。其理由如下所示。等离子体掺杂是可以在室温实施的室温工艺过程，与现有的离子注入法有互换性，可是即使在低能量区域也可维持高的生产率，此外，在等离子体掺杂中使用的装置也比离子注入法中使用的装置还要便宜，这是由于装置专有的专有面积小的缘故。在通过等离子体掺杂把等离子体化杂质导入半导体基板之际，在用于把等离子体化杂质导入半导体基板开始大量生产之前，试行把等离子体化杂质导入半导体基板，通过二次离子质谱测定法(SIMSsecondary ion mass spectrometry)求出表示导入半导体基板的等离子体化杂质量的剂量，确认剂量的增减。而且，根据求出的剂量，调整表示从开始将等离子体化杂质导入半导体基板的时刻到终止将杂质导入半导体基板的时刻为止的时间的掺杂时间(等离子体处理时间)，根据调整的掺杂时间，开始用于使等离子体化杂质导入半导体基板的大量生产。然而，在这类现有的等离子体掺杂，为了用于使杂质等离子化的等离子体状态变化，则表示向半导体基板导入的等离子化杂质量的剂量变化。因此，在通过等离子体掺杂制造的半导体装置，源极区域，漏极区域及栅极电极的电阻值产生波动。其结果，产生所谓通过等离子体掺杂制造的半导体装置的器件驱动能力不均一的缺陷，存在所谓半导体装置成品率也低下的问题。为了解决该问题，观测用于使杂质等离子体化的等离子体状态变化，根据观测的等离子状态变化，调整用于产生等离子体的多个参量，考虑控制等离子体状态变化的方法。然而，一旦使用于产生等离子体的多个参量中的一个参量变更，则其它参量也改变。用于使杂质等离子体化的等离子体缺乏对用于产生等离子体的参量变化的跟踪性。因此，存在所谓通过调整用于产生等离子体的参量，控制等离子体状态变化是极为困难的问题。在开始大量生产之前，试行把等离子体化杂质导入半导体基板，分析通过SIMS求出的剂量，根据对由SIMS求出的剂量分析结果。调整掺杂时间(等离子体处理时间)，尽管多多少少可以提高半导体装置的成品率，可是为了分析通过SIMS求出的剂量，相应的时间成为必要，存在所谓使半导体装置的制造时间变长的问题。本专利技术是为了解决有关问题完成的，其目的是提供可以缩短制造时间的表面处理方法及半导体装置的制造装置。本专利技术的其它目的是提供可以提高成品率的表面处理方法及半导体装置的制造装置。
技术实现思路
本专利技术的表面处理方法的特征为，包括以下工序，即通过等离子体使物质等离子体化，生成第一等离子体化物质及第二等离子体化物质的等离子体化工序；开始向基体导入通过该等离子体而等离子体化的该等离子体化物质的开始工序；终止向该基体导入该第一等离子体化物质的终止工序；和在该终止工序前观测通过该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化物质的状态的观测工序；根据该观测工序的观测结果，控制表示从开始工序直到该终止工序的时间的等离子体处理时间的控制工序，以便使表示向该基体导入的该第一等离子体化物质总量的总剂量成为所希望的总剂量。据此，达到上述的目的。前述观测工序在前述开始工序之后执行，前述观测工序观测由前述等离子体而等离子体化的前述第二等离子体化物质的发光强度，前述控制工序根据由该观测工序观测到的该发光强度，求出前述等离子体处理时间和表示导入该基体的该第一等离子体化物质的量的剂量之间关系，也可以根据该等离子体处理时间和该剂量之间的该关系控制执行该终止工序的计时。前述观测工序也可以在前述开始工序之前执行。由前述等离子体化工序生成的前述第二等离子体化物质是离子或原子团的任一种，前述观测工序也可以通过发光分光法或激光诱导萤光分析法的任一种来观测该离子和该原子团的任一的状态。由前述等离子体化工序生成的前述第二等离子体化物质是离子，前述观测工序也可以通过E×B滤光器和四极质量分析(QMASquadrupole mass spectrometry)的任一种观测该离子的状态。前述等离子体化工序在处理室内部使前述物质等离子体化，从而生成前述第一等离子体化物质及前述第二等离子体化物质，前述观测工序也可以从该处理室外部观测该第二等离子体化物质的状态。前述等离子体化工序在处理室内部使前述物质等离子体化，从而生成前述第一等离子体化物质及前述第二等离子体化物质，前述观测工序也可以在该处理室内部观测该第二等离子体化物质的状态。前述基体是半导体基板，前述物质也可以是杂质。前述第一等离子体化物质也可以是硼。前述第二等离子体化物质也可以是BH原子团。本专利技术的半导体装置的制造装置的特征为具有如下装置，即在处理室内保持半导体基板的保持装置；把含有杂质的源气体供给到该处理室内的源气体供给装置；使由该源气体供给装置供给的该源气体中含有的该杂质等离子体化，从而在该处理室内产生用于生成第一等离子体化杂质及第二等离子体化杂质的等离子体的等离子体源；把该第一等离子体化杂质导入该半导体基板的导入装置；对由该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化杂质的状态进行观测的观测装置；根据该观测装置的观测结果，对表示从开始将该第一等离子体化杂质导入该半导体基板直到终止该第一等离子体化杂质导入该半导体基板为止的时间的等离子体处理时间进行控制的控制装置，以便使表示导入该半导体基板的该第一等离子体化杂质的总剂量成为所希望总剂量；据此，达到上述的目的。本专利技术的表面处理方法的特征为，包括通过等离子体使物质等离子体化，从而生成第一等离子体化物质及第二等离子体化物质的等离子体化工序；开始向基体导入通过该等离子体而等离子体化的该第一等离子体化物质的开始工序；对通过该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化物质的状态进行观测的观测工序；根据该观测工序的观测结果取得向该基体导入的该第一等离子体化物质的剂量率的剂量率取得工序；根据由该剂量率取得工序取得的该剂量率，取得表示向该基体导入的该等离子体化物质总量的总剂量的总剂量取得工序；和根据由该总剂量取得工序取得的该总剂量和预定的希望的总剂量，终止向该基体导入该等离子体化物质的终止工序，据此达到上述目的。附图说明图1是本实施方式的MOS晶体管制造装置的构成图。图2是用于说明由本实施方式的MOS晶体管制造装置制造的MOS晶体管制造方法的截面图。图3是用于说明由本实施方式的MOS晶体管制造装置制造的MOS晶体管制造方法的截面图。图4是示出本实施方式的BH原子团的发光强度和RF功率和膜片阻抗关系的图。图5是示出通过本实施方式的二次离子质谱测定法(SIMS)沿着半导体基板的深度测定的硼浓度分布的结果的图。图6是示出本实施方式的等离子体处理时间和膜片阻抗和硼剂量之间关系的图。图7是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面处理方法，其特征为，包括：利用等离子体而使物质等离子体化从而生成第一等离子体化物质及第二等离体化物质的等离子体化工序；开始向基体导入通过该等离子体而等离子体化的该第一等离子体化物质的开始工序；终止向该基体导入 该第一等离子体化物质的终止工序；在该终止工序前观测通过该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化物质的状态的观测工序；和控制工序，基于该观测工序的观测结果，控制表示从该开始工序直到该终止工序的时间的等离子体处理时间，以便表示向 该基体导入的该第一等离子体化物质总量的总剂量成为所希望的总剂量。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-9 109598/20011.一种表面处理方法，其特征为，包括利用等离子体而使物质等离子体化从而生成第一等离子体化物质及第二等离体化物质的等离子体化工序；开始向基体导入通过该等离子体而等离子体化的该第一等离子体化物质的开始工序；终止向该基体导入该第一等离子体化物质的终止工序；在该终止工序前观测通过该等离子体而等离子体化的该第二等离子体化物质的状态的观测工序；和控制工序，基于该观测工序的观测结果，控制表示从该开始工序直到该终止工序的时间的等离子体处理时间，以便表示向该基体导入的该第一等离子体化物质总量的总剂量成为所希望的总剂量。2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征为，所述观测工序在所述开始工序之后执行，所述观测工序观测通过所述等离子体而等离子体化的所述第二等离子体化物质的发光强度，所述控制工序根据由该观测工序观测到的该发光强度，求出所述等离子体处理时间和表示向该基体导入的第一等离子体化物质的量的剂量之间的关系，根据该等离子体处理时间和该剂量之间的该关系，控制执行该终止工序的计时。3.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征为，所述观测工序在所述开始工序之前执行。4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征为，通过所述等离子体化工序生成的所述第二等离子体化物质是离子或原子团中的任一种；所述观测工序通过发光分光法和激光诱导萤光分析法中的任一种观测该离子和该原子团中的任一的状态。5.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征为，通过所述等离子体化工序生成的所述第二等离子体化物质是离子，所述观测工序通过E×B滤光器和四极质量分析(QMAS)的任一种观测该离子的状态。6.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征为，所述等离子体化工序是在处理室内部使所述物质等离子体化而生成所述第一等离子体化物质和所述第二等离子体化物质，所述观测工序，从该处理室外部观测该第二等离子体化物质的状态。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瀬道彦，吉田哲久，水野文二，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]