半導体装置の製造方法及びプラズマドーピング装置
【課題】フィン型半導体領域の側面に不純物を導入して低抵抗の不純物領域を形成できるようにし、それによって、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現する。
【解決手段】基板１１上にフィン型半導体領域１３を形成した後、不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、フィン型半導体領域１３に対してプラズマドーピングを行うことによって、フィン型半導体領域１３の少なくとも側部に不純物導入領域２７Ｂを形成する。
【解決手段】基板１１上にフィン型半導体領域１３を形成した後、不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、フィン型半導体領域１３に対してプラズマドーピングを行うことによって、フィン型半導体領域１３の少なくとも側部に不純物導入領域２７Ｂを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及びプラズマドーピング装置に関し、特に、基板上にフィン形状の半導体領域を有する３次元構造の半導体装置を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、半導体装置の微細化の要求がますます高まっている。そこで、基板上におけるトランジスタの占有面積の低減を目指して、種々のデバイス構造が提案されている。その中でも、フィン型構造を持つ電界効果トランジスタが注目されている。このフィン型構造を持つ電界効果トランジスタは、一般的にフィン型ＦＥＴ（field effect transistor ）と呼ばれ、基板の主面に対して垂直に設けられた薄い壁（フィン）状の半導体領域（以下、フィン型半導体領域という）からなる活性領域を有している。フィン型ＦＥＴにおいては、半導体領域の側面をチャネル面として用いることができるため、基板上におけるトランジスタの占有面積を低減することができる（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、フィン型シリコン領域に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより、ソースドレイン領域となるエクステンション領域及び高濃度不純物領域を形成する技術が提案されている。この斜め方向からのイオン注入によって、例えば不純物領域を形成した場合、フィン型シリコン領域の側部には一方向からイオン注入が行われるのに対して、フィン型シリコン領域の上部には二方向からイオン注入が行われる。このため、フィン型シリコン領域の上部における不純物領域の注入ドーズ量は、フィン型シリコン領域の側部における不純物領域の注入ドーズ量の２倍の大きさになる。言い換えれば、フィン型シリコン領域の側部に、低抵抗の不純物領域を形成することは困難である。
【０００４】
そこで、近年、フィン型半導体領域の側面に対して不純物をドーピングするために、プラズマドーピングを用いることが注目されている。
【０００５】
非特許文献１には、フィン型ＦＥＴの不純物領域を形成するためのプラズマドーピング技術として、パルスＤＣプラズマ技術が提案されている。パルスＤＣプラズマ技術では、プラズマを断続的に発生させることにより、フィン型半導体領域のエッチングを抑制できるという効果が得られる。
【０００６】
また、フィン型ＦＥＴの不純物領域を形成するためのプラズマドーピング技術として、特許文献２には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式のプラズマドーピング技術が提案されている。ＩＣＰ方式では、パルスＤＣプラズマ方式と比べて比較的長い時間領域（ドーピング時間）を用いることによって、例えば直径３００ｍｍのウェハ等の大きな基板の面内において均一にドーピングを行うことができるという効果が得られる。
【０００７】
また、幅の狭い微細なフィン型半導体領域の側面に対してプラズマドーピングを行うことを目的とするものではないが、特許文献３には、トレンチ側面にドーピングを行うためのプラズマドーピング技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６８２１号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０６４７７２号公報
【特許文献３】特開平１−２９５４１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】D.Lenoble 他、Enhanced performance of PMOS MUGFET via integration of conformal plasma-doped source/drain extensions、2006 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers、p.212
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、フィン型半導体領域の側面に対して不純物をドーピングするために、様々なプラズマドーピングを用いることが提案されている。
【００１１】
しかしながら、微細なフィン型半導体領域の側面に砒素（Ａｓ）等の不純物を導入しようとした場合、半導体に対する不純物（特にＮ型不純物）の吸着性が悪いため、フィン型半導体領域の側部に低抵抗の不純物領域を形成することができない。その結果、所望の特性を持つフィン型ＦＥＴを得ることができないという問題点がある。
【００１２】
尚、特許文献３に開示されているような、寸法の大きいトレンチの側面にドーピングを行う方法を、フィン型ＦＥＴの不純物領域の形成に適用することは、以下のように至難である。すなわち、このようなトレンチ側面に対するプラズマドーピング方法では、フィン型ＦＥＴ形成においてクリティカルな技術的課題であるフィン型半導体領域のアモルファス化やフィン型半導体領域の上部コーナーの削れ等が全く考慮されていない。このため、フィン型半導体領域の大部分がアモルファス化してしまい、アニール後にも結晶回復が困難になってしまうという問題や、フィン型半導体領域の上部コーナーが大きく削れてしまうという問題が発生してしまう。その結果、このようなトレンチ側面に対するプラズマドーピング方法を転用して、幅の狭い微細なフィン型半導体領域の側部に不純物を導入し、当該不純物をアニールにより電気的に活性化させたとしても、低抵抗の不純物領域を形成することはできない。
【００１３】
前記に鑑み、本発明は、フィン型半導体領域の側面に不純物を導入して低抵抗の不純物領域を形成できるようにし、それによって、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは種々の検討を行ったところ、次のような知見を得た。
【００１５】
通常、フィン型半導体領域に不純物をプラズマドーピングする際に用いるガス中には酸素が含まれていないことが好ましいと考えられている。その理由は、フィン型半導体領域を構成する半導体や導入された不純物の酸化を防止し、それにより、フィン型半導体領域に形成された不純物領域（例えばエクステンション領域）の抵抗の増大を防止するためである。
【００１６】
ところが、本願発明者らが実験を行ったところ、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、微量の酸素を含む雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合の方が、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物領域の抵抗が小さくなるという、予想外の結果を得た。
【００１７】
これは、不純物が付着した半導体表面を薄い酸化物層によって覆うことにより、吸着性の悪い不純物が活性化熱処理等の際に外方拡散することを抑制できたためであると考えられる。尚、この酸化物層については、後工程で洗浄等によって除去してもよい。
【００１８】
また、不純物のプラズマドーピング時に酸素を添加することにより前述の効果が得られる他の理由として、次のようなことも考えられる。
【００１９】
高温の酸化雰囲気でシリコン（Ｓｉ）結晶の酸化が起こると、Ｓｉ結晶中に格子間Ｓｉ（interstitial Si ）が増えることによって、酸化増速拡散（oxidation enhanced diffusion：ＯＥＤ）という現象が生じる。具体的には、高温中で熱拡散を生じているＳｉ結晶には、熱平衡状態で点欠陥（空孔（Vacancy ）や格子間Ｓｉ）が存在しているが、酸化雰囲気中では、酸化によってＳｉがＳｉＯ2 に変質する際に体積膨張が生じる。この膨張に起因する歪の発生、又は、Ｓｉ結晶中に大量に含まれている酸素の高温による析出に起因する歪の発生によって、Ｓｉ結晶中からＳｉが放出されて格子間Ｓｉになる。
【００２０】
Ｓｉ結晶中の不純物、例えば砒素（Ａｓ）の活性化を妨げる要因として、ＡｓとＳｉ中の空孔欠陥との複合体の形成がある。この複合体は、Ａｓが高濃度の場合に特に形成されやすく、複合体を形成したＡｓはＮ型のドナーとしては働かない、電気的に不活性なＡｓとなる。このような複合体の多いＡｓ拡散層のシート抵抗は高くなってしまう。
【００２１】
また、Ａｓと空孔との複合体は、通常、１個のＡｓ原子と数個の空孔とが複合したものが安定であると考えられているが、このような複合体は大きい体積を有するため、容易には熱拡散しないので、拡散係数の低下をもたらす場合もある。
【００２２】
それに対して、空孔と格子間Ｓｉとが結合すると、両者は消滅するので、格子間Ｓｉが多ければ、空孔の密度が減少し、Ａｓが空孔と複合体を形成する機会が減少する結果、Ａｓの活性化率が向上するものと考えられる。
【００２３】
以上のように、不純物のプラズマドーピング時に酸素を添加することにより、Ｓｉ結晶中の格子間Ｓｉが増大するため、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されるので、不純物領域の抵抗が低減するものと考えられる。
【００２４】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にフィン型半導体領域を形成する工程（ａ）と、不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、前記フィン型半導体領域に対してプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の少なくとも側部に不純物導入領域を形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００２５】
尚、本願において、不純物含有ガスに含まれており且つ半導体中に導入されて不純物導入領域を形成する不純物とは、半導体にドナー準位又はアクセプタ準位を生成する不純物、つまりＮ型又はＰ型の不純物を意味する。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、フィン型半導体領域の側部にプラズマドーピングによって不純物を導入する際に不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合した後、当該混合ガスを、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して、前記混合ガスを用いてプラズマを発生させてもよい。或いは、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合した後、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させてもよい。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００２８】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成してもよい。或いは、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成した後、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行ってもよい。これらの場合、前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを同じチャンバー内で行ってもよいし、前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを異なるチャンバー内で行ってもよい。
【００２９】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物含有ガスはＡｓＨ3 であってもよい。また、不純物含有ガスとして、ＡｓＨ3 等の砒素（Ａｓ）含有ガスに代えて、例えばリン（Ｐ）を含むガス等を用いてもよい。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物含有ガスは希釈ガスによって希釈されていてもよい。この場合、前記希釈ガスはＨｅであってもよい。また、希釈ガスとして、Ｈｅに代えて、例えば水素（Ｈ2 ）又はネオン（Ｎｅ）等を用いてもよい。
【００３１】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ及びＣＯ2 のうちの少なくとも１つであってもよい。
【００３２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記酸素含有ガスは希釈ガスによって希釈されていてもよい。この場合、前記希釈ガスはＨｅであってもよい。また、希釈ガスとして、Ｈｅに代えて、例えば水素（Ｈ2 ）又はネオン（Ｎｅ）等を用いてもよい。
【００３３】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物導入領域はエクステンション領域であり、前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域と隣接する部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程をさらに備えていてもよい。
【００３４】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物導入領域はソースドレイン領域であり、前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域から離間した部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程と、前記不純物導入領域と前記ゲート電極との間に位置する部分の前記フィン型半導体領域、及び前記ゲート電極の側面をそれぞれ覆うように絶縁性サイドウォールスペーサを形成する工程とをさらに備えていてもよい。
【００３５】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）よりも後に、前記不純物導入領域に対して活性化熱処理を行う工程をさらに備えていてもよい。
【００３６】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置は、半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、プラズマを発生させるチャンバーと、前記チャンバー内に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを供給するガス供給部とを備え、前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御する。
【００３７】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置によると、フィン型半導体領域の側部にプラズマドーピングによって不純物を導入する際に不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いることができる。このため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００３８】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合してから前記チャンバー内に供給してもよい。或いは、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に前記チャンバー内に供給し、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとは前記チャンバー内で混合されてもよい。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００３９】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記チャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４０】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていてもよい。このようにすると、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４１】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４２】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４３】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置は、半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、第１のプラズマを発生させる第１のチャンバーと、第２のプラズマを発生させる第２のチャンバーと、前記第１のチャンバー内に不純物含有ガスを供給する第１のガス供給部と、前記第２のチャンバー内に酸素含有ガスを供給する第２のガス供給部とを備え、前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御する。
【００４４】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置によると、酸素含有ガスを用いて第１のプラズマドーピングを行った後、不純物含有ガスを用いて第２のプラズマドーピングを行うこと、又は、不純物含有ガスを用いて第１のプラズマドーピングを行った後、酸素含有ガスを用いて第２のプラズマドーピングを行うことができる。このため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００４５】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第１のガス供給部は、前記第１のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４６】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のガス供給部は、前記第２のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４７】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のプラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていてもよい。このようにすると、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４８】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第１のガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４９】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によると、フィン型半導体領域の側面に不純物を導入して低抵抗の不純物領域を形成することができるので、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１（ａ）〜（ｇ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の構造を示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第１例の概略構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第２例の概略構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第３例の概略構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローであり、図６（ｂ）は、実施形態の第１変形例に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローであり、図６（ｃ）は、実施形態の第２変形例に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローである。
【図７】図７（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図７（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図７（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、複数のサンプルについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示す図であり、図８（ｃ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図８（ｂ）に示す相関関係を用いてシート抵抗に換算した結果を示す図であり、図８（ｄ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、一のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図であり、図８（ｅ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、他のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図である。
【図９】図９は、比較例に係るプラズマドーピング装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図１０（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、複数のサンプルについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示す図であり、図１１（ｃ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図１１（ｂ）に示す相関関係を用いてシート抵抗に換算した結果を示す図であり、図１１（ｄ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、一のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図であり、図１１（ｅ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、他のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
（実施形態）
以下、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、当該製造方法において用いるプラズマドーピング装置と共に、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【００５４】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる厚さ８００μｍの支持基板１１上に例えば酸化シリコンからなる厚さ１５０ｎｍの絶縁層１２が設けられ、且つ絶縁層１２上に例えばシリコンからなる厚さ５０ｎｍの半導体層が設けられたＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板を準備する。その後、前記半導体層をパターニングして、活性領域となるｐ型のフィン型半導体領域１３を形成する。フィン型半導体領域１３においては、ゲート幅方向の幅ａが例えば５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であり、ゲート長方向の幅ｂが例えば２００ｎｍ程度であり、高さ（厚さ）ｃが例えば５０ｎｍ程度であり、ピッチｄが例えば幅ａの２倍程度以下である（図２（ａ）参照）。
【００５５】
次に、図１（ｂ）に示すように、フィン型半導体領域１３の表面に例えばシリコン酸窒化膜からなる厚さ３ｎｍのゲート絶縁膜１４を形成した後、支持基板１２上の全面に亘って例えば厚さ６０ｎｍのポリシリコン膜１５Ａを形成する。
【００５６】
次に、図１（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜１５Ａ及びゲート絶縁膜１４を順次エッチングして、フィン型半導体領域１３上にゲート絶縁膜１４を介して、ゲート長方向の幅が例えば２０ｎｍのゲート電極１５を形成する。
【００５７】
次に、図１（ｄ）に示すように、フィン型半導体領域１３上が開口されたレジストパターン１８及びゲート電極１５をそれぞれマスクとして、フィン型半導体領域１３の上部及び側部に不純物をプラズマドーピングによって導入することにより、フィン型半導体領域１３の上部及び側部にそれぞれエクステンション領域１７となる第１のＮ型不純物領域１７ａ及び第２のＮ型不純物領域１７ｂを形成する。ここで、プラズマドーピング条件は、例えば、原料ガスがＨｅ（ヘリウム）で希釈したＡｓＨ3 （アルシン）であり、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度が０．５質量％であり、ＡｓＨ3 流量が０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、原料ガスのガス総流量が４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、チャンバー内圧力が０．５Ｐａであり、ソースパワー（プラズマ生成用高周波電力）が５００Ｗであり、バイアス電圧（Ｖｐｐ）が２５０Ｖであり、基板温度が２２℃であり、プラズマドーピング時間が６０秒である。
【００５８】
本実施形態の特徴として、エクステンション領域１７を形成するためのプラズマドーピング時に、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と共に、酸素含有ガスとして、微量の酸素（Ｏ2 ）ガスをＨｅで希釈して用いる。ここで、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度は例えば１．０質量％であり、Ｏ2 流量は例えば０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスのガス総流量は例えば１３．２ｃｍ3 ／分（標準状態）である。これにより、フィン型半導体領域１３の側部のエクステンション領域１７となる第２のＮ型不純物領域１７ｂの拡がり抵抗を９．０９×１０3 Ω程度に抑制することができた。
【００５９】
次に、例えば洗浄によってレジストパターン１８を除去した後、支持基板１２上の全面に亘って例えば厚さ６０ｎｍの絶縁膜を形成し、その後、異方性ドライエッチングを用いて当該絶縁膜をエッチバックする。これにより、図１（ｅ）に示すように、ゲート電極１５の側面上に絶縁性サイドウォールスペーサ１６が形成される。
【００６０】
次に、図１（ｆ）に示すように、フィン型半導体領域１３上が開口されたレジストパターン１９、ゲート電極１５及び絶縁性サイドウォールスペーサ１６をそれぞれマスクとして、フィン型半導体領域１３の上部及び側部に不純物をプラズマドーピングによって導入することにより、フィン型半導体領域１３の上部及び側部にそれぞれソースドレイン領域２７となる第３のＮ型不純物領域２７ａ及び第４のＮ型不純物領域２７ｂを形成する。ここで、プラズマドーピング条件は、例えば、原料ガスがＨｅ（ヘリウム）で希釈したＡｓＨ3 （アルシン）であり、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度が０．５質量％であり、ＡｓＨ3 流量が０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、原料ガスのガス総流量が４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、チャンバー内圧力が０．５Ｐａであり、ソースパワー（プラズマ生成用高周波電力）が５００Ｗであり、バイアス電圧（Ｖｐｐ）が２５０Ｖであり、基板温度が２２℃であり、プラズマドーピング時間が６０秒である。
【００６１】
本実施形態の特徴として、ソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピング時、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と共に、酸素含有ガスとして、微量の酸素（Ｏ2 ）ガスをＨｅで希釈して用いる。ここで、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度は例えば１．０質量％であり、Ｏ2 流量は例えば０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスのガス総流量は例えば１３．２ｃｍ3 ／分（標準状態）である。これにより、フィン型半導体領域１３の側部のソースドレイン領域２７となる第４のＮ型不純物領域２７ｂの拡がり抵抗を９．０９×１０3 Ω程度に抑制することができた。
【００６２】
次に、図１（ｇ）に示すように、例えば洗浄によってレジストパターン１９を除去した後、活性化熱処理を行って、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７のそれぞれに導入されているＡｓを活性化させる。これにより、フィン型ＦＥＴを形成することができる。
【００６３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、以上のように形成された本実施形態のフィン型ＦＥＴの構造を示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。尚、図１（ｇ）は、図２（ａ）におけるＣ−Ｃ線の要部断面図に相当する。
【００６４】
本実施形態のフィン型ＦＥＴは、図２（ａ）〜（ｃ）及び図１（ｇ）に示すように、例えばシリコンからなる支持基板１１と、支持基板１１上に形成された例えば酸化シリコンからなる絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成された複数のフィン型半導体領域１３と、各フィン型半導体領域１３上にゲート絶縁膜１４を介して形成されたゲート電極１５と、ゲート電極１５の側面上に形成された絶縁性サイドウォールスペーサ１６と、各フィン型半導体領域１３におけるゲート電極１５を挟む両側方領域に形成されたエクステンション領域１７と、各フィン型半導体領域１３におけるゲート電極１５及び絶縁性サイドウォールスペーサ１６を挟む両側方領域に形成されたソースドレイン領域２７とを有している。各フィン型半導体領域１３は、絶縁層１２上においてゲート幅方向に一定間隔で並ぶように配置されている。ゲート電極１５は、ゲート幅方向に各フィン型半導体領域１３を跨ぐように形成されている。エクステンション領域１７は、フィン型半導体領域１３の上部に形成された第１のＮ型不純物領域１７ａと、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第２のＮ型不純物領域１７ｂとから構成されている。また、ソースドレイン領域２７は、フィン型半導体領域１３の上部に形成された第３のＮ型不純物領域２７ａと、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４の不純物領域２７ｂとから構成されている。尚、ポケット領域の説明及び図示については省略している。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態によると、エクステンション領域１７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域１３の側部に形成される第２のＮ型不純物領域１７ｂの抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。また、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第２のＮ型不純物領域１７ｂの抵抗を小さくすることができるので、エクステンション領域１７のゲート幅方向の幅において第２のＮ型不純物領域１７ｂの幅が占める割合が大きくなっても、所望のトランジスタ特性を得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態によると、ソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域１３の側部に形成される第４のＮ型不純物領域２７ｂの抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。また、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４のＮ型不純物領域２７ｂの抵抗を小さくすることができるので、ソースドレイン領域２７のゲート幅方向の幅において第４のＮ型不純物領域２７ｂの幅が占める割合が大きくなっても、所望のトランジスタ特性を得ることができる。さらに、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４の不純物領域２７ｂの抵抗をエクステンション領域１７の抵抗と同程度に設定することができるため、ソースドレイン領域２７からエクステンション領域１７へのキャリアの移動が容易となるので、所望のトランジスタ特性を得ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によると、フィン型半導体領域１３にエクステンション領域１７やソースドレイン領域２７を形成するためにプラズマドーピングを用いるため、イオン注入を用いた場合のようにフィン型半導体領域がアモルファス化してアニール後にも結晶回復が困難になってしまうという問題を回避することができる。
【００６８】
尚、本実施形態において、フィン型半導体領域１３の上部及び両側部にエクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を備えたトリプルゲート型のフィン型半導体装置を製造した。しかし、これに代えて、フィン型半導体領域１３の両側部のみにエクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を備えたダブルゲート型のフィン型半導体装置を製造してもよい。
【００６９】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、原料ガス（Ｈｅで希釈したＡｓＨ3 ：以下同じ）中でのＡｓＨ3 濃度を０．５質量％、ＡｓＨ3 流量を０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）、原料ガスのガス総流量を４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）に設定したが、これに限らず、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度を０．５質量％以上の任意の値、ＡｓＨ3 流量を０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）以上の任意の値、原料ガスのガス総流量を４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）以上の任意の値に設定してもよい。
【００７０】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度を１．０質量％、Ｏ2 流量を０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）に設定した。しかし、これに限らず、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度を０．０００１６８質量％以上で且つ３．２４質量％以下に設定すると共に、Ｏ2 流量を０．０００１ｃｍ3 ／分（標準状態）以上で且つ２．０ｃｍ3 ／分（標準状態）以下に設定してもよい。尚、Ｏ2 流量を０．０００１ｃｍ3 ／分（標準状態）未満に設定すると、酸素添加によるフィン型半導体領域側部の抵抗低減効果が発現しにくくなる。一方、Ｏ2 流量を２．０ｃｍ3 ／分（標準状態）よりも大きく設定すると、酸素によるシリコン領域の酸化が顕著となり、酸化によるシリコン表面の絶縁物化（酸化膜の形成）が進みすぎて不純物導入領域の抵抗が逆に上昇してしまうという問題が発生してしまう。また、酸素によるシリコン領域の酸化を確実に抑制して不純物導入領域を低抵抗化するためには、Ｏ2 流量を０．２ｃｍ3 ／分（標準状態）以下に設定すると共にＯ2 濃度を０．３３４質量％以下に設定することが望ましい。
【００７１】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピング時に酸素含有ガスとして、酸素（Ｏ2 ）ガスを用いたが、これに代えて、他の酸素含有ガス、例えば、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ又はＣＯ2 を用いてもよい。また、Ｏ2 を含むこれらの酸素含有ガスを２つ以上用いてもよい。
【００７２】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングの原料ガスとして、Ｈｅで希釈したＡｓＨ3 を用いたが、原料ガスは、フィン型半導体領域１３に注入する不純物を含むガスであれば、特に限定されるものではない。例えば、ＡｓＨ3 に代えて、砒素原子を含む他の分子、又は砒素原子と水素原子とからなる他の分子を用いてもよい。或いは、燐（Ｐ）原子を含むＰＨ3 等を用いてもよい。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られるが、ボロン等のＰ型不純物を含むガスを原料ガスとして用いる場合にも、従来技術と比較して、フィン型半導体領域側部の不純物導入領域の抵抗低減効果を得ることができる。
【００７３】
また、本実施形態において、プラズマドーピング時に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを希釈する希釈ガスとして、Ｈｅを用いたが、これに代えて、例えばネオン（Ｎｅ）等の他の希ガス、又は水素（Ｈ2 ）を用いてもよい。或いは、不純物含有ガス及び酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈しなくてもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、プラズマの発生方式は特に限定されないが、例えばＩＣＰ方式又はパルス方式等のプラズマ発生方式を用いてもよい。
【００７５】
以下、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置構成、本実施形態のプラズマドーピングを含むプロセスフローの変形例、及び本実施形態の効果の詳細について、順次説明する。
【００７６】
［プラズマドーピングに使用可能な装置構成］
まず、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置構成について、図面を参照しながら説明する。
【００７７】
図３は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第１例の概略構成を示す図である。
【００７８】
図３に示すように、プラズマを発生させるチャンバー本体５１の内部には、被処理ウェハが載置される下部電極５２が支持部５３を介して設けられている。チャンバー本体５１の上部には、下部電極５２を囲むようにインナーチャンバー５４が設けられている。インナーチャンバー５４には、ウェハ搬送用ゲート５５が設けられている。インナーチャンバー５４を覆うようにアッパーチャンバー５６及び天板５７が設けられている。チャンバー本体５１の底部には排気口５８が設けられており、当該排気口５８に排気バルブ５９を介して排気ポンプ６０が取り付けられている。
【００７９】
天板５７を貫通するようにガスインジェクター６１が設けられている。ガスインジェクター６１には、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）及び酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）が供給される。ここで、ガス供給部７０Ａからガス供給ライン７７Ａを通ってガスインジェクター６１まで供給されたガスは、ガス供給口６２から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１まで供給されたガスは、ガス供給口６３から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００８０】
ガス供給部７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという）７４Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７６Ａとを備えている。
【００８１】
ガス供給部７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７６Ｂとを備えている。
【００８２】
以上のように、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と酸素含有ガスであるＯ2 と希釈ガスであるＨｅとを混合してからチャンバー内に供給し、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させる構成を有している。
【００８３】
尚、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ７６Ａ及び７６ＢによってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００８４】
図４は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第２例の概略構成を示す図である。尚、図４において、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００８５】
図４に示す第２例のプラズマドーピング装置が、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置と異なっている点は次の通りである。すなわち、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置においては、ガス供給部７０Ａには、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａ及びＭＦＣ７６Ａは設けられていないと共に、ガス供給部７０Ｂには、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂ及びＭＦＣ７６Ｂは設けられていない。すなわち、ガスインジェクター６１には、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給され、酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）は供給されない。一方、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置においては、ガス供給部８０が設けられている。ガス供給部８０から供給された酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）はガス供給ライン８３を通って、天板５７に設けられたガス供給口６４から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。ここで、ガス供給部８０は、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ８１と、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ８１からガス供給ライン８３に供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ８２とを備えている。
【００８６】
以上のように、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と酸素含有ガスであるＯ2 とを別々にチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合し、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させる構成を有している。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００８７】
尚、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ８２によってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００８８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第３例の概略構成を示す図である。すなわち、第３例のプラズマドーピング装置は、図５（ａ）及び（ｂ）のそれぞれに示す装置部分の組合せにより構成されている。
【００８９】
図５（ａ）に示す装置部分においては、プラズマを発生させるチャンバー本体５１Ａの内部に、被処理ウェハが載置される下部電極５２Ａが支持部５３Ａを介して設けられている。チャンバー本体５１Ａの上部には、下部電極５２Ａを囲むようにインナーチャンバー５４Ａが設けられている。インナーチャンバー５４Ａには、ウェハ搬送用ゲート５５Ａが設けられている。インナーチャンバー５４Ａを覆うようにアッパーチャンバー５６Ａ及び天板５７Ａが設けられている。チャンバー本体５１Ａの底部には排気口５８Ａが設けられており、当該排気口５８Ａに排気バルブ５９Ａを介して排気ポンプ６０Ａが取り付けられている。
【００９０】
また、図５（ａ）に示す装置部分においては、天板５７Ａを貫通するようにガスインジェクター６１Ａが設けられている。ガスインジェクター６１Ａには、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給される。ここで、ガス供給部７０Ａからガス供給ライン７７Ａを通ってガスインジェクター６１Ａまで供給されたガスは、ガス供給口６２Ａから、チャンバー本体５１Ａ内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１Ａまで供給されたガスは、ガス供給口６３Ａから、チャンバー本体５１Ａ内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００９１】
ガス供給部７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ａとを備えている。
【００９２】
ガス供給部７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ｂとを備えている。
【００９３】
一方、図５（ｂ）に示す装置部分においては、プラズマを発生させるチャンバー本体５１Ｂの内部に、被処理ウェハが載置される下部電極５２Ｂが支持部５３Ｂを介して設けられている。チャンバー本体５１Ｂの上部には、下部電極５２Ｂを囲むようにインナーチャンバー５４Ｂが設けられている。インナーチャンバー５４Ｂには、ウェハ搬送用ゲート５５Ｂが設けられている。インナーチャンバー５４Ｂを覆うようにアッパーチャンバー５６Ｂ及び天板５７Ｂが設けられている。チャンバー本体５１Ｂの底部には排気口５８Ｂが設けられており、当該排気口５８Ｂに排気バルブ５９Ｂを介して排気ポンプ６０Ｂが取り付けられている。
【００９４】
また、図５（ｂ）に示す装置部分においては、天板５７Ｂを貫通するようにガスインジェクター６１Ｂが設けられている。ガスインジェクター６１Ｂには、ガス供給部９０Ａ及びガス供給部９０Ｂからそれぞれガス供給ライン９３Ａ及びガス供給ライン９４Ｂを通じて酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）が供給される。ここで、ガス供給部９０Ａからガス供給ライン９３Ａを通ってガスインジェクター６１Ｂまで供給されたガスは、ガス供給口６２Ｂから、チャンバー本体５１Ｂ内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１Ｂまで供給されたガスは、ガス供給口６３Ｂから、チャンバー本体５１Ｂ内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００９５】
ガス供給部９０Ａは、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ａからガス供給ライン９３Ａに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ９２Ａとを備えている。
【００９６】
ガス供給部９０Ｂは、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ｂからガス供給ライン９３Ｂに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ９２Ｂとを備えている。
【００９７】
以上のように、第３例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3を一のチャンバー内に供給し、当該不純物含有ガスを用いてプラズマを発生させる構成部分（図５（ａ））と、酸素含有ガスであるＯ2 を他のチャンバー内に供給し、当該酸素含有ガスを用いてプラズマを発生させる構成部分（図５（ｂ））とを有している。この第３例のプラズマドーピング装置を用いたプロセスフローについては後述する。
【００９８】
尚、第３例のプラズマドーピング装置における図５（ｂ）に示す装置部分において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ９２Ａ及び９２ＢによってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００９９】
また、第３例のプラズマドーピング装置における図５（ａ）に示す装置部分と図５（ｂ）に示す装置部分との間でのウェハ移動は、真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【０１００】
また、第１例〜第３例のプラズマドーピング装置において、不純物含有ガスとしてＡｓＨ3 、酸素含有ガスとしてＯ2 を用いる場合を例として装置構成について説明したが、使用するガスに応じて、装置構成（特にガス供給部）を適宜変更してよいことは言うまでもない。また、採用するプラズマ発生方式に応じて装置構成（特にチャンバー構成）を適宜変更してよいことも言うまでもない。
【０１０１】
［プロセスフローの変形例］
次に、前述の本実施形態のプラズマドーピングを含むプロセスフローの変形例について、図面を参照しながら説明する。
【０１０２】
図６（ａ）は、図１（ａ）〜（ｇ）に示した本実施形態に係る半導体装置の製造方法を簡単に表したプロセスフローである。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０３】
図６（ａ）に示す本実施形態のプロセスフローの特徴は、エクステンション領域を形成するためのプラズマドーピング時に、不純物含有ガスと同時に微量の酸素含有ガスを用いることであった。これにより、不純物が付着したフィン型半導体領域側面を薄い酸化物層によって覆うことが可能となった。その結果、吸着性の悪い不純物が活性化熱処理等の際に外方拡散することを抑制でき、それによって、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１０４】
このような図６（ａ）に示す本実施形態のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて実施することができる。
【０１０５】
図６（ｂ）は、第１変形例のプロセスフローを示している。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０６】
第１変形例のプロセスフローが本実施形態のプロセスフローと異なっている点は、図６（ｂ）に示すように、エクステンション領域を形成する際に、酸素含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、不純物含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことである。この場合も、フィン型半導体領域側面上に先に形成されている酸化物層を通過してフィン型半導体領域側面に付着した不純物について、本実施形態のプロセスフローと同様のメカニズムが働き、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１０７】
このような図６（ｂ）に示す第１変形例のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて、チャンバー内に酸素含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、同じチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによって、実施可能である。或いは、前述の図５（ａ）及び（ｂ）に示すプラズマドーピング装置を用いて、図５（ｂ）に示すチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、図５（ａ）に示すチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによっても、実施可能である。
【０１０８】
図６（ｃ）は、第２変形例のプロセスフローを示している。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０９】
第２変形例のプロセスフローが本実施形態のプロセスフローと異なっている点は、図６（ｃ）に示すように、エクステンション領域を形成する際に、不純物含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、酸素含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことである。この場合も、フィン型半導体領域側面に付着した不純物について、本実施形態のプロセスフローと同様のメカニズムが働き、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１１０】
このような図６（ｃ）に示す第２変形例のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて、チャンバー内に不純物含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、同じチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによって、実施可能である。或いは、前述の図５（ａ）及び（ｂ）に示すプラズマドーピング装置を用いて、図５（ａ）に示すチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、図５（ｂ）に示すチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによっても、実施可能である。
【０１１１】
尚、以上の説明では、エクステンション領域形成工程を例として、プロセスフローの変形例について説明したが、ソースドレイン領域形成工程でも同様のプロセスフローの変形が可能であることは言うまでもない。
【０１１２】
［効果の詳細］
次に、前述の本実施形態による効果の詳細について、図面を参照しながら説明する。
【０１１３】
図７（ａ）は、図１（ａ）〜（ｇ）に示した本実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図７（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図７（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す位置１〜４での深さと拡がり抵抗との関係を示しており、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す位置５〜７での水平距離と拡がり抵抗との関係を示している。ここで、図７（ｂ）における深さの基準（０）はフィン型半導体領域上面であり、図７（ｃ）における水平距離の基準（０）は、図７（ａ）に示す領域の左端である。また、以下の説明では、特に断らない限り、拡がり抵抗についてはＳＳＲＭ（2D Scanning Spreading Resistance Microscopy ）分析法を、シート抵抗については四探針法をそれぞれ用いて測定を行ったものとする。
【０１１４】
図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置においては、フィン型半導体領域側部に形成された不純物領域の拡がり抵抗を、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗と同程度に低減することができている。具体的には、フィン型半導体領域側部の位置６での拡がり抵抗の最小値は９．０９×１０3 Ω程度であり、後述する比較例（プラズマドーピング時の酸素添加無し）と比較して半分以下の大きさになっている。
【０１１５】
図８（ａ）は、複数のサンプルＡ〜Ｇについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示したものである。ここで、図８（ａ）に示すシート抵抗及び拡がり抵抗は、プラズマドーピング実施後に活性化熱処理を行うことにより得られたものである。図８（ｂ）に示すように、シート抵抗と拡がり抵抗との間には比例関係（［シート抵抗ｙ］＝０．０２１７×［拡がり抵抗ｘ］＋２７９．８６）が見られる。
【０１１６】
図８（ｃ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図８（ｂ）に示す相関関係を用いて、シート抵抗に換算したものである。すなわち、図８（ｃ）に示すように、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗９．０９×１０3 Ωは、シート抵抗４７７Ω／ｓｑ．に換算される。
【０１１７】
図８（ｄ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の位置６（図７（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＣにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図７（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。また、図８（ｅ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部における位置６（図７（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＤにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図７（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。
【０１１８】
図８（ｄ）及び（ｅ）に示すように、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗は、サンプルＣ及びＤにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗と同程度の小ささである。また、サンプルＣ及びＤにおけるフィン型半導体領域上部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さが２０ｎｍ程度であるのに対して、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さは同程度の２３ｎｍ程度であり、図８（ｃ）に示す、拡がり抵抗からシート抵抗への換算が妥当であることが分かる。
【０１１９】
（比較例）
以下、比較例に係る半導体装置の製造方法について、当該製造方法において用いるプラズマドーピング装置と共に、図面を参照しながら説明する。
【０１２０】
比較例に係る半導体装置の製造方法が、図１（ａ）〜（ｇ）に示す前述の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている点は、エクステンション領域及びソースドレイン領域のそれぞれを形成するためのプラズマドーピング時に、酸素含有ガスを用いないことである。
【０１２１】
比較例によると、前述の実施形態と比較して、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗が大きくなった。具体的には、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の拡がり抵抗が２．２５×１０4 Ω程度と前述の実施形態の２倍を超える値となった。
【０１２２】
図９は、比較例のプラズマドーピングに使用した装置の概略構成を示す図である。
【０１２３】
図９に示すように、プラズマを発生させるチャンバー本体１５１の内部には、被処理ウェハが載置される下部電極１５２が支持部１５３を介して設けられている。チャンバー本体１５１の上部には、下部電極１５２を囲むようにインナーチャンバー１５４が設けられている。インナーチャンバー１５４には、ウェハ搬送用ゲート１５５が設けられている。インナーチャンバー１５４を覆うようにアッパーチャンバー１５６及び天板１５７が設けられている。チャンバー本体１５１の底部には排気口１５８が設けられており、当該排気口１５８に排気バルブ１５９を介して排気ポンプ１６０が取り付けられている。
【０１２４】
天板１５７を貫通するようにガスインジェクター１６１が設けられている。ガスインジェクター１６１には、ガス供給部１７０Ａ及びガス供給部１７０Ｂからそれぞれガス供給ライン１７７Ａ及びガス供給ライン１７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給される。ここで、ガス供給部１７０Ａからガス供給ライン１７７Ａを通ってガスインジェクター１６１まで供給されたガスは、ガス供給口１６２から、チャンバー本体１５１内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部１７０Ｂからガス供給ライン１７７Ｂを通ってガスインジェクター１６１まで供給されたガスは、ガス供給口１６３から、チャンバー本体１５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【０１２５】
ガス供給部１７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ａと、Ｈｅガスボンベ１７２Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ａからガス供給ライン１７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ１７４Ａと、Ｈｅガスボンベ１７２Ａからガス供給ライン１７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ１７５Ａとを備えている。
【０１２６】
ガス供給部１７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ１７２Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ｂからガス供給ライン１７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ１７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ１７２Ｂからガス供給ライン１７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ１７５Ｂとを備えている。
【０１２７】
すなわち、図９に示す比較例のプラズマドーピング装置においては、図３、図４又は図５（ａ）、（ｂ）に示す前述の実施形態のプラズマドーピング装置のような酸素含有ガスの供給機構は設けられていない。
【０１２８】
図１０（ａ）は、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図１０（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。尚、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す位置１〜４での深さと拡がり抵抗との関係を示しており、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示す位置５〜７での水平距離と拡がり抵抗との関係を示している。ここで、図１０（ｂ）における深さの基準（０）はフィン型半導体領域上面であり、図１０（ｃ）における水平距離の基準（０）は、図１０（ａ）に示す領域の左端である。また、以下の説明では、特に断らない限り、拡がり抵抗についてはＳＳＲＭ分析法を、シート抵抗については四探針法をそれぞれ用いて測定を行ったものとする。
【０１２９】
図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すように、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置においては、フィン型半導体領域側部に形成された不純物領域の拡がり抵抗は、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗と比較して、かなり高くなっている。具体的には、フィン型半導体領域側部の位置６での拡がり抵抗の最小値は２．２５×１０4 Ω程度であり、前述の実施形態により得られた値９．０９×１０3 Ωの２倍を超える値となっている。
【０１３０】
尚、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置において、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗は、前述の実施形態により得られた値（図７（ｂ）参照）と同程度となっている。このことから、プラズマドーピング時における酸素添加による抵抗低減効果は、主としてフィン型半導体領域側部に生じることが分かる。これは、プラズマドーピングによるフィン型半導体領域上面に対する不純物の導入においては、バイアス電圧による注入イオンの影響が大きいため（図１２（ｂ）参照）、半導体表面に吸着した不純物に対する酸素添加による抵抗低減効果の影響が相対的に小さくなるためであると考えられる。
【０１３１】
図１１（ａ）は、複数のサンプルＡ〜Ｇについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示したものである。ここで、図１１（ａ）に示すシート抵抗及び拡がり抵抗は、プラズマドーピング実施後に活性化熱処理を行うことにより得られたものである。図１１（ｂ）に示すように、シート抵抗と拡がり抵抗との間には比例関係（［シート抵抗ｙ］＝０．０２１７×［拡がり抵抗ｘ］＋２７９．８６）が見られる。
【０１３２】
図１１（ｃ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図１１（ｂ）に示す相関関係を用いて、シート抵抗に換算したものである。すなわち、図１１（ｃ）に示すように、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗２．２５×１０4 Ωは、シート抵抗７６８Ω／ｓｑ．に換算される。
【０１３３】
図１１（ｄ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の位置６（図１０（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＥにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図１０（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。また、図１１（ｅ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部における位置６（図１０（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図１０（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。
【０１３４】
図１１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗は、サンプルＥにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗よりも大きく、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗よりも小さい。また、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さが２７ｎｍ程度であるのに対して、比較例におけるフィン型半導体領域側部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さは同程度の２８ｎｍ程度であり、図１１（ｃ）に示す、拡がり抵抗からシート抵抗への換算が妥当であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
以上に説明したように、本発明は、半導体装置の製造方法及びプラズマドーピング装置に関し、特に、基板上にフィン型半導体領域を有する３次元構造の半導体装置の製造に好適である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１ 支持基板
１２ 絶縁層
１３ フィン型半導体領域
１４ ゲート絶縁膜
１５Ａ ポリシリコン膜
１５ ゲート電極
１６ 絶縁性サイドウォールスペーサ
１７ エクステンション領域
１７ａ 第１のＮ型不純物領域
１７ｂ 第２のＮ型不純物領域
１８ レジストパターン
１９ レジストパターン
２７ ソースドレイン領域
２７ａ 第３のＮ型不純物領域
２７ｂ 第４のＮ型不純物領域
５１、５１Ａ、５１Ｂ、１５１ チャンバー本体
５２、５２Ａ、５２Ｂ、１５２ 下部電極
５３、５３Ａ、５３Ｂ、１５３ 支持部
５４、５４Ａ、５４Ｂ、１５４ インナーチャンバー
５５、５５Ａ、５５Ｂ、１５５ ウェハ搬送用ゲート
５６、５６Ａ、５６Ｂ、１５６ アッパーチャンバー
５７、５７Ａ、５７Ｂ、１５７ 天板
５８、５８Ａ、５８Ｂ、１５８ 排気口
５９、５９Ａ、５９Ｂ、１５９ 排気バルブ
６０、６０Ａ、６０Ｂ、１６０ 排気ポンプ
６１、６１Ａ、６１Ｂ、１６１ ガスインジェクター
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６３、６３Ａ、６３Ｂ、６４ ガス供給口
７０Ａ、７０Ｂ、８０、９０Ａ、９０Ｂ ガス供給部
７１Ａ、７１Ｂ ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ
７２Ａ、７２Ｂ Ｈｅガスボンベ
７３Ａ、７３Ｂ、８１、９１Ａ、９１Ｂ Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ
７４Ａ、７４Ｂ、７５Ａ、７５Ｂ、７６Ａ、７６Ｂ、８２、９２Ａ、９２Ｂ ＭＦＣ
７７Ａ、７７Ｂ、８３、９３Ａ、９３Ｂ ガス供給ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及びプラズマドーピング装置に関し、特に、基板上にフィン形状の半導体領域を有する３次元構造の半導体装置を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、半導体装置の微細化の要求がますます高まっている。そこで、基板上におけるトランジスタの占有面積の低減を目指して、種々のデバイス構造が提案されている。その中でも、フィン型構造を持つ電界効果トランジスタが注目されている。このフィン型構造を持つ電界効果トランジスタは、一般的にフィン型ＦＥＴ（field effect transistor ）と呼ばれ、基板の主面に対して垂直に設けられた薄い壁（フィン）状の半導体領域（以下、フィン型半導体領域という）からなる活性領域を有している。フィン型ＦＥＴにおいては、半導体領域の側面をチャネル面として用いることができるため、基板上におけるトランジスタの占有面積を低減することができる（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、フィン型シリコン領域に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより、ソースドレイン領域となるエクステンション領域及び高濃度不純物領域を形成する技術が提案されている。この斜め方向からのイオン注入によって、例えば不純物領域を形成した場合、フィン型シリコン領域の側部には一方向からイオン注入が行われるのに対して、フィン型シリコン領域の上部には二方向からイオン注入が行われる。このため、フィン型シリコン領域の上部における不純物領域の注入ドーズ量は、フィン型シリコン領域の側部における不純物領域の注入ドーズ量の２倍の大きさになる。言い換えれば、フィン型シリコン領域の側部に、低抵抗の不純物領域を形成することは困難である。
【０００４】
そこで、近年、フィン型半導体領域の側面に対して不純物をドーピングするために、プラズマドーピングを用いることが注目されている。
【０００５】
非特許文献１には、フィン型ＦＥＴの不純物領域を形成するためのプラズマドーピング技術として、パルスＤＣプラズマ技術が提案されている。パルスＤＣプラズマ技術では、プラズマを断続的に発生させることにより、フィン型半導体領域のエッチングを抑制できるという効果が得られる。
【０００６】
また、フィン型ＦＥＴの不純物領域を形成するためのプラズマドーピング技術として、特許文献２には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式のプラズマドーピング技術が提案されている。ＩＣＰ方式では、パルスＤＣプラズマ方式と比べて比較的長い時間領域（ドーピング時間）を用いることによって、例えば直径３００ｍｍのウェハ等の大きな基板の面内において均一にドーピングを行うことができるという効果が得られる。
【０００７】
また、幅の狭い微細なフィン型半導体領域の側面に対してプラズマドーピングを行うことを目的とするものではないが、特許文献３には、トレンチ側面にドーピングを行うためのプラズマドーピング技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６８２１号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０６４７７２号公報
【特許文献３】特開平１−２９５４１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】D.Lenoble 他、Enhanced performance of PMOS MUGFET via integration of conformal plasma-doped source/drain extensions、2006 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers、p.212
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、フィン型半導体領域の側面に対して不純物をドーピングするために、様々なプラズマドーピングを用いることが提案されている。
【００１１】
しかしながら、微細なフィン型半導体領域の側面に砒素（Ａｓ）等の不純物を導入しようとした場合、半導体に対する不純物（特にＮ型不純物）の吸着性が悪いため、フィン型半導体領域の側部に低抵抗の不純物領域を形成することができない。その結果、所望の特性を持つフィン型ＦＥＴを得ることができないという問題点がある。
【００１２】
尚、特許文献３に開示されているような、寸法の大きいトレンチの側面にドーピングを行う方法を、フィン型ＦＥＴの不純物領域の形成に適用することは、以下のように至難である。すなわち、このようなトレンチ側面に対するプラズマドーピング方法では、フィン型ＦＥＴ形成においてクリティカルな技術的課題であるフィン型半導体領域のアモルファス化やフィン型半導体領域の上部コーナーの削れ等が全く考慮されていない。このため、フィン型半導体領域の大部分がアモルファス化してしまい、アニール後にも結晶回復が困難になってしまうという問題や、フィン型半導体領域の上部コーナーが大きく削れてしまうという問題が発生してしまう。その結果、このようなトレンチ側面に対するプラズマドーピング方法を転用して、幅の狭い微細なフィン型半導体領域の側部に不純物を導入し、当該不純物をアニールにより電気的に活性化させたとしても、低抵抗の不純物領域を形成することはできない。
【００１３】
前記に鑑み、本発明は、フィン型半導体領域の側面に不純物を導入して低抵抗の不純物領域を形成できるようにし、それによって、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは種々の検討を行ったところ、次のような知見を得た。
【００１５】
通常、フィン型半導体領域に不純物をプラズマドーピングする際に用いるガス中には酸素が含まれていないことが好ましいと考えられている。その理由は、フィン型半導体領域を構成する半導体や導入された不純物の酸化を防止し、それにより、フィン型半導体領域に形成された不純物領域（例えばエクステンション領域）の抵抗の増大を防止するためである。
【００１６】
ところが、本願発明者らが実験を行ったところ、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、微量の酸素を含む雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合の方が、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物領域の抵抗が小さくなるという、予想外の結果を得た。
【００１７】
これは、不純物が付着した半導体表面を薄い酸化物層によって覆うことにより、吸着性の悪い不純物が活性化熱処理等の際に外方拡散することを抑制できたためであると考えられる。尚、この酸化物層については、後工程で洗浄等によって除去してもよい。
【００１８】
また、不純物のプラズマドーピング時に酸素を添加することにより前述の効果が得られる他の理由として、次のようなことも考えられる。
【００１９】
高温の酸化雰囲気でシリコン（Ｓｉ）結晶の酸化が起こると、Ｓｉ結晶中に格子間Ｓｉ（interstitial Si ）が増えることによって、酸化増速拡散（oxidation enhanced diffusion：ＯＥＤ）という現象が生じる。具体的には、高温中で熱拡散を生じているＳｉ結晶には、熱平衡状態で点欠陥（空孔（Vacancy ）や格子間Ｓｉ）が存在しているが、酸化雰囲気中では、酸化によってＳｉがＳｉＯ2 に変質する際に体積膨張が生じる。この膨張に起因する歪の発生、又は、Ｓｉ結晶中に大量に含まれている酸素の高温による析出に起因する歪の発生によって、Ｓｉ結晶中からＳｉが放出されて格子間Ｓｉになる。
【００２０】
Ｓｉ結晶中の不純物、例えば砒素（Ａｓ）の活性化を妨げる要因として、ＡｓとＳｉ中の空孔欠陥との複合体の形成がある。この複合体は、Ａｓが高濃度の場合に特に形成されやすく、複合体を形成したＡｓはＮ型のドナーとしては働かない、電気的に不活性なＡｓとなる。このような複合体の多いＡｓ拡散層のシート抵抗は高くなってしまう。
【００２１】
また、Ａｓと空孔との複合体は、通常、１個のＡｓ原子と数個の空孔とが複合したものが安定であると考えられているが、このような複合体は大きい体積を有するため、容易には熱拡散しないので、拡散係数の低下をもたらす場合もある。
【００２２】
それに対して、空孔と格子間Ｓｉとが結合すると、両者は消滅するので、格子間Ｓｉが多ければ、空孔の密度が減少し、Ａｓが空孔と複合体を形成する機会が減少する結果、Ａｓの活性化率が向上するものと考えられる。
【００２３】
以上のように、不純物のプラズマドーピング時に酸素を添加することにより、Ｓｉ結晶中の格子間Ｓｉが増大するため、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されるので、不純物領域の抵抗が低減するものと考えられる。
【００２４】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にフィン型半導体領域を形成する工程（ａ）と、不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、前記フィン型半導体領域に対してプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の少なくとも側部に不純物導入領域を形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００２５】
尚、本願において、不純物含有ガスに含まれており且つ半導体中に導入されて不純物導入領域を形成する不純物とは、半導体にドナー準位又はアクセプタ準位を生成する不純物、つまりＮ型又はＰ型の不純物を意味する。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、フィン型半導体領域の側部にプラズマドーピングによって不純物を導入する際に不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合した後、当該混合ガスを、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して、前記混合ガスを用いてプラズマを発生させてもよい。或いは、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合した後、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させてもよい。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００２８】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成してもよい。或いは、前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成した後、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行ってもよい。これらの場合、前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを同じチャンバー内で行ってもよいし、前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを異なるチャンバー内で行ってもよい。
【００２９】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物含有ガスはＡｓＨ3 であってもよい。また、不純物含有ガスとして、ＡｓＨ3 等の砒素（Ａｓ）含有ガスに代えて、例えばリン（Ｐ）を含むガス等を用いてもよい。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物含有ガスは希釈ガスによって希釈されていてもよい。この場合、前記希釈ガスはＨｅであってもよい。また、希釈ガスとして、Ｈｅに代えて、例えば水素（Ｈ2 ）又はネオン（Ｎｅ）等を用いてもよい。
【００３１】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ及びＣＯ2 のうちの少なくとも１つであってもよい。
【００３２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記酸素含有ガスは希釈ガスによって希釈されていてもよい。この場合、前記希釈ガスはＨｅであってもよい。また、希釈ガスとして、Ｈｅに代えて、例えば水素（Ｈ2 ）又はネオン（Ｎｅ）等を用いてもよい。
【００３３】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物導入領域はエクステンション領域であり、前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域と隣接する部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程をさらに備えていてもよい。
【００３４】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記不純物導入領域はソースドレイン領域であり、前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域から離間した部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程と、前記不純物導入領域と前記ゲート電極との間に位置する部分の前記フィン型半導体領域、及び前記ゲート電極の側面をそれぞれ覆うように絶縁性サイドウォールスペーサを形成する工程とをさらに備えていてもよい。
【００３５】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）よりも後に、前記不純物導入領域に対して活性化熱処理を行う工程をさらに備えていてもよい。
【００３６】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置は、半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、プラズマを発生させるチャンバーと、前記チャンバー内に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを供給するガス供給部とを備え、前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御する。
【００３７】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置によると、フィン型半導体領域の側部にプラズマドーピングによって不純物を導入する際に不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いることができる。このため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００３８】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合してから前記チャンバー内に供給してもよい。或いは、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に前記チャンバー内に供給し、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとは前記チャンバー内で混合されてもよい。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００３９】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記チャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４０】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていてもよい。このようにすると、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４１】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４２】
本発明に係る第１のプラズマドーピング装置において、前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４３】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置は、半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、第１のプラズマを発生させる第１のチャンバーと、第２のプラズマを発生させる第２のチャンバーと、前記第１のチャンバー内に不純物含有ガスを供給する第１のガス供給部と、前記第２のチャンバー内に酸素含有ガスを供給する第２のガス供給部とを備え、前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御する。
【００４４】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置によると、酸素含有ガスを用いて第１のプラズマドーピングを行った後、不純物含有ガスを用いて第２のプラズマドーピングを行うこと、又は、不純物含有ガスを用いて第１のプラズマドーピングを行った後、酸素含有ガスを用いて第２のプラズマドーピングを行うことができる。このため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域の側部に形成される不純物導入領域の抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られる。
【００４５】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第１のガス供給部は、前記第１のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４６】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のガス供給部は、前記第２のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていてもよい。このようにすると、均一性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４７】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のプラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていてもよい。このようにすると、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００４８】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第１のガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【００４９】
本発明に係る第２のプラズマドーピング装置において、前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給してもよい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によると、フィン型半導体領域の側面に不純物を導入して低抵抗の不純物領域を形成することができるので、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１（ａ）〜（ｇ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の構造を示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第１例の概略構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第２例の概略構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るプラズマドーピング装置の第３例の概略構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローであり、図６（ｂ）は、実施形態の第１変形例に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローであり、図６（ｃ）は、実施形態の第２変形例に係る半導体装置の製造方法のプロセスフローである。
【図７】図７（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図７（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図７（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、複数のサンプルについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示す図であり、図８（ｃ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図８（ｂ）に示す相関関係を用いてシート抵抗に換算した結果を示す図であり、図８（ｄ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、一のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図であり、図８（ｅ）は、実施形態におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、他のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図である。
【図９】図９は、比較例に係るプラズマドーピング装置の概略構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図１０（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、複数のサンプルについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示す図であり、図１１（ｃ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図１１（ｂ）に示す相関関係を用いてシート抵抗に換算した結果を示す図であり、図１１（ｄ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、一のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図であり、図１１（ｅ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部での水平距離と拡がり抵抗との関係を、他のサンプルにおけるフィン型半導体領域上部での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
（実施形態）
以下、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、当該製造方法において用いるプラズマドーピング装置と共に、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【００５４】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる厚さ８００μｍの支持基板１１上に例えば酸化シリコンからなる厚さ１５０ｎｍの絶縁層１２が設けられ、且つ絶縁層１２上に例えばシリコンからなる厚さ５０ｎｍの半導体層が設けられたＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板を準備する。その後、前記半導体層をパターニングして、活性領域となるｐ型のフィン型半導体領域１３を形成する。フィン型半導体領域１３においては、ゲート幅方向の幅ａが例えば５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であり、ゲート長方向の幅ｂが例えば２００ｎｍ程度であり、高さ（厚さ）ｃが例えば５０ｎｍ程度であり、ピッチｄが例えば幅ａの２倍程度以下である（図２（ａ）参照）。
【００５５】
次に、図１（ｂ）に示すように、フィン型半導体領域１３の表面に例えばシリコン酸窒化膜からなる厚さ３ｎｍのゲート絶縁膜１４を形成した後、支持基板１２上の全面に亘って例えば厚さ６０ｎｍのポリシリコン膜１５Ａを形成する。
【００５６】
次に、図１（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜１５Ａ及びゲート絶縁膜１４を順次エッチングして、フィン型半導体領域１３上にゲート絶縁膜１４を介して、ゲート長方向の幅が例えば２０ｎｍのゲート電極１５を形成する。
【００５７】
次に、図１（ｄ）に示すように、フィン型半導体領域１３上が開口されたレジストパターン１８及びゲート電極１５をそれぞれマスクとして、フィン型半導体領域１３の上部及び側部に不純物をプラズマドーピングによって導入することにより、フィン型半導体領域１３の上部及び側部にそれぞれエクステンション領域１７となる第１のＮ型不純物領域１７ａ及び第２のＮ型不純物領域１７ｂを形成する。ここで、プラズマドーピング条件は、例えば、原料ガスがＨｅ（ヘリウム）で希釈したＡｓＨ3 （アルシン）であり、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度が０．５質量％であり、ＡｓＨ3 流量が０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、原料ガスのガス総流量が４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、チャンバー内圧力が０．５Ｐａであり、ソースパワー（プラズマ生成用高周波電力）が５００Ｗであり、バイアス電圧（Ｖｐｐ）が２５０Ｖであり、基板温度が２２℃であり、プラズマドーピング時間が６０秒である。
【００５８】
本実施形態の特徴として、エクステンション領域１７を形成するためのプラズマドーピング時に、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と共に、酸素含有ガスとして、微量の酸素（Ｏ2 ）ガスをＨｅで希釈して用いる。ここで、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度は例えば１．０質量％であり、Ｏ2 流量は例えば０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスのガス総流量は例えば１３．２ｃｍ3 ／分（標準状態）である。これにより、フィン型半導体領域１３の側部のエクステンション領域１７となる第２のＮ型不純物領域１７ｂの拡がり抵抗を９．０９×１０3 Ω程度に抑制することができた。
【００５９】
次に、例えば洗浄によってレジストパターン１８を除去した後、支持基板１２上の全面に亘って例えば厚さ６０ｎｍの絶縁膜を形成し、その後、異方性ドライエッチングを用いて当該絶縁膜をエッチバックする。これにより、図１（ｅ）に示すように、ゲート電極１５の側面上に絶縁性サイドウォールスペーサ１６が形成される。
【００６０】
次に、図１（ｆ）に示すように、フィン型半導体領域１３上が開口されたレジストパターン１９、ゲート電極１５及び絶縁性サイドウォールスペーサ１６をそれぞれマスクとして、フィン型半導体領域１３の上部及び側部に不純物をプラズマドーピングによって導入することにより、フィン型半導体領域１３の上部及び側部にそれぞれソースドレイン領域２７となる第３のＮ型不純物領域２７ａ及び第４のＮ型不純物領域２７ｂを形成する。ここで、プラズマドーピング条件は、例えば、原料ガスがＨｅ（ヘリウム）で希釈したＡｓＨ3 （アルシン）であり、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度が０．５質量％であり、ＡｓＨ3 流量が０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、原料ガスのガス総流量が４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、チャンバー内圧力が０．５Ｐａであり、ソースパワー（プラズマ生成用高周波電力）が５００Ｗであり、バイアス電圧（Ｖｐｐ）が２５０Ｖであり、基板温度が２２℃であり、プラズマドーピング時間が６０秒である。
【００６１】
本実施形態の特徴として、ソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピング時、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と共に、酸素含有ガスとして、微量の酸素（Ｏ2 ）ガスをＨｅで希釈して用いる。ここで、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度は例えば１．０質量％であり、Ｏ2 流量は例えば０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）であり、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスのガス総流量は例えば１３．２ｃｍ3 ／分（標準状態）である。これにより、フィン型半導体領域１３の側部のソースドレイン領域２７となる第４のＮ型不純物領域２７ｂの拡がり抵抗を９．０９×１０3 Ω程度に抑制することができた。
【００６２】
次に、図１（ｇ）に示すように、例えば洗浄によってレジストパターン１９を除去した後、活性化熱処理を行って、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７のそれぞれに導入されているＡｓを活性化させる。これにより、フィン型ＦＥＴを形成することができる。
【００６３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、以上のように形成された本実施形態のフィン型ＦＥＴの構造を示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。尚、図１（ｇ）は、図２（ａ）におけるＣ−Ｃ線の要部断面図に相当する。
【００６４】
本実施形態のフィン型ＦＥＴは、図２（ａ）〜（ｃ）及び図１（ｇ）に示すように、例えばシリコンからなる支持基板１１と、支持基板１１上に形成された例えば酸化シリコンからなる絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成された複数のフィン型半導体領域１３と、各フィン型半導体領域１３上にゲート絶縁膜１４を介して形成されたゲート電極１５と、ゲート電極１５の側面上に形成された絶縁性サイドウォールスペーサ１６と、各フィン型半導体領域１３におけるゲート電極１５を挟む両側方領域に形成されたエクステンション領域１７と、各フィン型半導体領域１３におけるゲート電極１５及び絶縁性サイドウォールスペーサ１６を挟む両側方領域に形成されたソースドレイン領域２７とを有している。各フィン型半導体領域１３は、絶縁層１２上においてゲート幅方向に一定間隔で並ぶように配置されている。ゲート電極１５は、ゲート幅方向に各フィン型半導体領域１３を跨ぐように形成されている。エクステンション領域１７は、フィン型半導体領域１３の上部に形成された第１のＮ型不純物領域１７ａと、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第２のＮ型不純物領域１７ｂとから構成されている。また、ソースドレイン領域２７は、フィン型半導体領域１３の上部に形成された第３のＮ型不純物領域２７ａと、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４の不純物領域２７ｂとから構成されている。尚、ポケット領域の説明及び図示については省略している。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態によると、エクステンション領域１７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域１３の側部に形成される第２のＮ型不純物領域１７ｂの抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。また、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第２のＮ型不純物領域１７ｂの抵抗を小さくすることができるので、エクステンション領域１７のゲート幅方向の幅において第２のＮ型不純物領域１７ｂの幅が占める割合が大きくなっても、所望のトランジスタ特性を得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態によると、ソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、不純物含有ガスと共に酸素含有ガスを用いるため、全く酸素を含まない雰囲気で不純物のプラズマドーピングを行った場合と比較して、フィン型半導体領域１３の側部に形成される第４のＮ型不純物領域２７ｂの抵抗を小さくすることができる。従って、所望の特性を持つフィン型半導体装置を実現することができる。また、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４のＮ型不純物領域２７ｂの抵抗を小さくすることができるので、ソースドレイン領域２７のゲート幅方向の幅において第４のＮ型不純物領域２７ｂの幅が占める割合が大きくなっても、所望のトランジスタ特性を得ることができる。さらに、フィン型半導体領域１３の側部に形成された第４の不純物領域２７ｂの抵抗をエクステンション領域１７の抵抗と同程度に設定することができるため、ソースドレイン領域２７からエクステンション領域１７へのキャリアの移動が容易となるので、所望のトランジスタ特性を得ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によると、フィン型半導体領域１３にエクステンション領域１７やソースドレイン領域２７を形成するためにプラズマドーピングを用いるため、イオン注入を用いた場合のようにフィン型半導体領域がアモルファス化してアニール後にも結晶回復が困難になってしまうという問題を回避することができる。
【００６８】
尚、本実施形態において、フィン型半導体領域１３の上部及び両側部にエクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を備えたトリプルゲート型のフィン型半導体装置を製造した。しかし、これに代えて、フィン型半導体領域１３の両側部のみにエクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を備えたダブルゲート型のフィン型半導体装置を製造してもよい。
【００６９】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、原料ガス（Ｈｅで希釈したＡｓＨ3 ：以下同じ）中でのＡｓＨ3 濃度を０．５質量％、ＡｓＨ3 流量を０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）、原料ガスのガス総流量を４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）に設定したが、これに限らず、原料ガス中でのＡｓＨ3 濃度を０．５質量％以上の任意の値、ＡｓＨ3 流量を０．１２ｃｍ3 ／分（標準状態）以上の任意の値、原料ガスのガス総流量を４７５ｃｍ3 ／分（標準状態）以上の任意の値に設定してもよい。
【００７０】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングにおいて、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度を１．０質量％、Ｏ2 流量を０．０１６６ｃｍ3 ／分（標準状態）に設定した。しかし、これに限らず、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガス中でのＯ2 濃度を０．０００１６８質量％以上で且つ３．２４質量％以下に設定すると共に、Ｏ2 流量を０．０００１ｃｍ3 ／分（標準状態）以上で且つ２．０ｃｍ3 ／分（標準状態）以下に設定してもよい。尚、Ｏ2 流量を０．０００１ｃｍ3 ／分（標準状態）未満に設定すると、酸素添加によるフィン型半導体領域側部の抵抗低減効果が発現しにくくなる。一方、Ｏ2 流量を２．０ｃｍ3 ／分（標準状態）よりも大きく設定すると、酸素によるシリコン領域の酸化が顕著となり、酸化によるシリコン表面の絶縁物化（酸化膜の形成）が進みすぎて不純物導入領域の抵抗が逆に上昇してしまうという問題が発生してしまう。また、酸素によるシリコン領域の酸化を確実に抑制して不純物導入領域を低抵抗化するためには、Ｏ2 流量を０．２ｃｍ3 ／分（標準状態）以下に設定すると共にＯ2 濃度を０．３３４質量％以下に設定することが望ましい。
【００７１】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピング時に酸素含有ガスとして、酸素（Ｏ2 ）ガスを用いたが、これに代えて、他の酸素含有ガス、例えば、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ又はＣＯ2 を用いてもよい。また、Ｏ2 を含むこれらの酸素含有ガスを２つ以上用いてもよい。
【００７２】
また、本実施形態において、エクステンション領域１７及びソースドレイン領域２７を形成するためのプラズマドーピングの原料ガスとして、Ｈｅで希釈したＡｓＨ3 を用いたが、原料ガスは、フィン型半導体領域１３に注入する不純物を含むガスであれば、特に限定されるものではない。例えば、ＡｓＨ3 に代えて、砒素原子を含む他の分子、又は砒素原子と水素原子とからなる他の分子を用いてもよい。或いは、燐（Ｐ）原子を含むＰＨ3 等を用いてもよい。特に、不純物として、半導体に対する吸着性が悪いＮ型不純物をプラズマドーピングにより導入する場合、従来技術と比較して、前述の効果が顕著に得られるが、ボロン等のＰ型不純物を含むガスを原料ガスとして用いる場合にも、従来技術と比較して、フィン型半導体領域側部の不純物導入領域の抵抗低減効果を得ることができる。
【００７３】
また、本実施形態において、プラズマドーピング時に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを希釈する希釈ガスとして、Ｈｅを用いたが、これに代えて、例えばネオン（Ｎｅ）等の他の希ガス、又は水素（Ｈ2 ）を用いてもよい。或いは、不純物含有ガス及び酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈しなくてもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、プラズマの発生方式は特に限定されないが、例えばＩＣＰ方式又はパルス方式等のプラズマ発生方式を用いてもよい。
【００７５】
以下、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置構成、本実施形態のプラズマドーピングを含むプロセスフローの変形例、及び本実施形態の効果の詳細について、順次説明する。
【００７６】
［プラズマドーピングに使用可能な装置構成］
まず、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置構成について、図面を参照しながら説明する。
【００７７】
図３は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第１例の概略構成を示す図である。
【００７８】
図３に示すように、プラズマを発生させるチャンバー本体５１の内部には、被処理ウェハが載置される下部電極５２が支持部５３を介して設けられている。チャンバー本体５１の上部には、下部電極５２を囲むようにインナーチャンバー５４が設けられている。インナーチャンバー５４には、ウェハ搬送用ゲート５５が設けられている。インナーチャンバー５４を覆うようにアッパーチャンバー５６及び天板５７が設けられている。チャンバー本体５１の底部には排気口５８が設けられており、当該排気口５８に排気バルブ５９を介して排気ポンプ６０が取り付けられている。
【００７９】
天板５７を貫通するようにガスインジェクター６１が設けられている。ガスインジェクター６１には、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）及び酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）が供給される。ここで、ガス供給部７０Ａからガス供給ライン７７Ａを通ってガスインジェクター６１まで供給されたガスは、ガス供給口６２から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１まで供給されたガスは、ガス供給口６３から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００８０】
ガス供給部７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという）７４Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７６Ａとを備えている。
【００８１】
ガス供給部７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７６Ｂとを備えている。
【００８２】
以上のように、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と酸素含有ガスであるＯ2 と希釈ガスであるＨｅとを混合してからチャンバー内に供給し、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させる構成を有している。
【００８３】
尚、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ７６Ａ及び７６ＢによってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００８４】
図４は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第２例の概略構成を示す図である。尚、図４において、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００８５】
図４に示す第２例のプラズマドーピング装置が、図３に示す第１例のプラズマドーピング装置と異なっている点は次の通りである。すなわち、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置においては、ガス供給部７０Ａには、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ａ及びＭＦＣ７６Ａは設けられていないと共に、ガス供給部７０Ｂには、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７３Ｂ及びＭＦＣ７６Ｂは設けられていない。すなわち、ガスインジェクター６１には、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給され、酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）は供給されない。一方、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置においては、ガス供給部８０が設けられている。ガス供給部８０から供給された酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）はガス供給ライン８３を通って、天板５７に設けられたガス供給口６４から、チャンバー本体５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。ここで、ガス供給部８０は、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ８１と、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ８１からガス供給ライン８３に供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ８２とを備えている。
【００８６】
以上のように、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3 と酸素含有ガスであるＯ2 とを別々にチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合し、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させる構成を有している。このようにすると、プラズマドーピング実施時の安全性が向上する。
【００８７】
尚、図４に示す第２例のプラズマドーピング装置において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ８２によってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００８８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のプラズマドーピングに使用可能な装置の第３例の概略構成を示す図である。すなわち、第３例のプラズマドーピング装置は、図５（ａ）及び（ｂ）のそれぞれに示す装置部分の組合せにより構成されている。
【００８９】
図５（ａ）に示す装置部分においては、プラズマを発生させるチャンバー本体５１Ａの内部に、被処理ウェハが載置される下部電極５２Ａが支持部５３Ａを介して設けられている。チャンバー本体５１Ａの上部には、下部電極５２Ａを囲むようにインナーチャンバー５４Ａが設けられている。インナーチャンバー５４Ａには、ウェハ搬送用ゲート５５Ａが設けられている。インナーチャンバー５４Ａを覆うようにアッパーチャンバー５６Ａ及び天板５７Ａが設けられている。チャンバー本体５１Ａの底部には排気口５８Ａが設けられており、当該排気口５８Ａに排気バルブ５９Ａを介して排気ポンプ６０Ａが取り付けられている。
【００９０】
また、図５（ａ）に示す装置部分においては、天板５７Ａを貫通するようにガスインジェクター６１Ａが設けられている。ガスインジェクター６１Ａには、ガス供給部７０Ａ及びガス供給部７０Ｂからそれぞれガス供給ライン７７Ａ及びガス供給ライン７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給される。ここで、ガス供給部７０Ａからガス供給ライン７７Ａを通ってガスインジェクター６１Ａまで供給されたガスは、ガス供給口６２Ａから、チャンバー本体５１Ａ内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１Ａまで供給されたガスは、ガス供給口６３Ａから、チャンバー本体５１Ａ内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００９１】
ガス供給部７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ａと、Ｈｅガスボンベ７２Ａからガス供給ライン７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ａとを備えている。
【００９２】
ガス供給部７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ７１Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ７２Ｂからガス供給ライン７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ７５Ｂとを備えている。
【００９３】
一方、図５（ｂ）に示す装置部分においては、プラズマを発生させるチャンバー本体５１Ｂの内部に、被処理ウェハが載置される下部電極５２Ｂが支持部５３Ｂを介して設けられている。チャンバー本体５１Ｂの上部には、下部電極５２Ｂを囲むようにインナーチャンバー５４Ｂが設けられている。インナーチャンバー５４Ｂには、ウェハ搬送用ゲート５５Ｂが設けられている。インナーチャンバー５４Ｂを覆うようにアッパーチャンバー５６Ｂ及び天板５７Ｂが設けられている。チャンバー本体５１Ｂの底部には排気口５８Ｂが設けられており、当該排気口５８Ｂに排気バルブ５９Ｂを介して排気ポンプ６０Ｂが取り付けられている。
【００９４】
また、図５（ｂ）に示す装置部分においては、天板５７Ｂを貫通するようにガスインジェクター６１Ｂが設けられている。ガスインジェクター６１Ｂには、ガス供給部９０Ａ及びガス供給部９０Ｂからそれぞれガス供給ライン９３Ａ及びガス供給ライン９４Ｂを通じて酸素含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＯ2 ）が供給される。ここで、ガス供給部９０Ａからガス供給ライン９３Ａを通ってガスインジェクター６１Ｂまで供給されたガスは、ガス供給口６２Ｂから、チャンバー本体５１Ｂ内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部７０Ｂからガス供給ライン７７Ｂを通ってガスインジェクター６１Ｂまで供給されたガスは、ガス供給口６３Ｂから、チャンバー本体５１Ｂ内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【００９５】
ガス供給部９０Ａは、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ａと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ａからガス供給ライン９３Ａに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ９２Ａとを備えている。
【００９６】
ガス供給部９０Ｂは、例えば、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ｂと、Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ９１Ｂからガス供給ライン９３Ｂに供給されるＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ９２Ｂとを備えている。
【００９７】
以上のように、第３例のプラズマドーピング装置は、不純物含有ガスであるＡｓＨ3を一のチャンバー内に供給し、当該不純物含有ガスを用いてプラズマを発生させる構成部分（図５（ａ））と、酸素含有ガスであるＯ2 を他のチャンバー内に供給し、当該酸素含有ガスを用いてプラズマを発生させる構成部分（図５（ｂ））とを有している。この第３例のプラズマドーピング装置を用いたプロセスフローについては後述する。
【００９８】
尚、第３例のプラズマドーピング装置における図５（ｂ）に示す装置部分において、プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに設けてもよい。このようにすると、プラズマ中の酸素濃度をモニターしながら、ＭＦＣ９２Ａ及び９２ＢによってＯ2 ／Ｈｅ混合ガスの流量を適切に調節できるので、制御性良くプラズマドーピングを実施することができる。
【００９９】
また、第３例のプラズマドーピング装置における図５（ａ）に示す装置部分と図５（ｂ）に示す装置部分との間でのウェハ移動は、真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【０１００】
また、第１例〜第３例のプラズマドーピング装置において、不純物含有ガスとしてＡｓＨ3 、酸素含有ガスとしてＯ2 を用いる場合を例として装置構成について説明したが、使用するガスに応じて、装置構成（特にガス供給部）を適宜変更してよいことは言うまでもない。また、採用するプラズマ発生方式に応じて装置構成（特にチャンバー構成）を適宜変更してよいことも言うまでもない。
【０１０１】
［プロセスフローの変形例］
次に、前述の本実施形態のプラズマドーピングを含むプロセスフローの変形例について、図面を参照しながら説明する。
【０１０２】
図６（ａ）は、図１（ａ）〜（ｇ）に示した本実施形態に係る半導体装置の製造方法を簡単に表したプロセスフローである。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０３】
図６（ａ）に示す本実施形態のプロセスフローの特徴は、エクステンション領域を形成するためのプラズマドーピング時に、不純物含有ガスと同時に微量の酸素含有ガスを用いることであった。これにより、不純物が付着したフィン型半導体領域側面を薄い酸化物層によって覆うことが可能となった。その結果、吸着性の悪い不純物が活性化熱処理等の際に外方拡散することを抑制でき、それによって、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１０４】
このような図６（ａ）に示す本実施形態のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて実施することができる。
【０１０５】
図６（ｂ）は、第１変形例のプロセスフローを示している。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０６】
第１変形例のプロセスフローが本実施形態のプロセスフローと異なっている点は、図６（ｂ）に示すように、エクステンション領域を形成する際に、酸素含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、不純物含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことである。この場合も、フィン型半導体領域側面上に先に形成されている酸化物層を通過してフィン型半導体領域側面に付着した不純物について、本実施形態のプロセスフローと同様のメカニズムが働き、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１０７】
このような図６（ｂ）に示す第１変形例のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて、チャンバー内に酸素含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、同じチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによって、実施可能である。或いは、前述の図５（ａ）及び（ｂ）に示すプラズマドーピング装置を用いて、図５（ｂ）に示すチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、図５（ａ）に示すチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによっても、実施可能である。
【０１０８】
図６（ｃ）は、第２変形例のプロセスフローを示している。尚、ゲート電極形成工程やソースドレイン形成工程等については図示を省略している。
【０１０９】
第２変形例のプロセスフローが本実施形態のプロセスフローと異なっている点は、図６（ｃ）に示すように、エクステンション領域を形成する際に、不純物含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、酸素含有ガスを用いて、フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことである。この場合も、フィン型半導体領域側面に付着した不純物について、本実施形態のプロセスフローと同様のメカニズムが働き、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗を小さくすることができた。また、酸化物層形成に伴って半導体（具体的にはＳｉ）結晶中の格子間Ｓｉが増大することによって、後工程の活性化熱処理時等において不純物の活性化が促進されて不純物領域の抵抗が低減するという効果も得られた。
【０１１０】
このような図６（ｃ）に示す第２変形例のプロセスフローは、例えば、前述の図３又は図４に示すプラズマドーピング装置を用いて、チャンバー内に不純物含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、同じチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによって、実施可能である。或いは、前述の図５（ａ）及び（ｂ）に示すプラズマドーピング装置を用いて、図５（ａ）に示すチャンバー内に不純物含有ガスを供給して第１のプラズマを発生させた後、図５（ｂ）に示すチャンバー内に酸素含有ガスを供給して第２のプラズマを発生させることによっても、実施可能である。
【０１１１】
尚、以上の説明では、エクステンション領域形成工程を例として、プロセスフローの変形例について説明したが、ソースドレイン領域形成工程でも同様のプロセスフローの変形が可能であることは言うまでもない。
【０１１２】
［効果の詳細］
次に、前述の本実施形態による効果の詳細について、図面を参照しながら説明する。
【０１１３】
図７（ａ）は、図１（ａ）〜（ｇ）に示した本実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図７（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図７（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す位置１〜４での深さと拡がり抵抗との関係を示しており、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す位置５〜７での水平距離と拡がり抵抗との関係を示している。ここで、図７（ｂ）における深さの基準（０）はフィン型半導体領域上面であり、図７（ｃ）における水平距離の基準（０）は、図７（ａ）に示す領域の左端である。また、以下の説明では、特に断らない限り、拡がり抵抗についてはＳＳＲＭ（2D Scanning Spreading Resistance Microscopy ）分析法を、シート抵抗については四探針法をそれぞれ用いて測定を行ったものとする。
【０１１４】
図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置においては、フィン型半導体領域側部に形成された不純物領域の拡がり抵抗を、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗と同程度に低減することができている。具体的には、フィン型半導体領域側部の位置６での拡がり抵抗の最小値は９．０９×１０3 Ω程度であり、後述する比較例（プラズマドーピング時の酸素添加無し）と比較して半分以下の大きさになっている。
【０１１５】
図８（ａ）は、複数のサンプルＡ〜Ｇについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示したものである。ここで、図８（ａ）に示すシート抵抗及び拡がり抵抗は、プラズマドーピング実施後に活性化熱処理を行うことにより得られたものである。図８（ｂ）に示すように、シート抵抗と拡がり抵抗との間には比例関係（［シート抵抗ｙ］＝０．０２１７×［拡がり抵抗ｘ］＋２７９．８６）が見られる。
【０１１６】
図８（ｃ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図８（ｂ）に示す相関関係を用いて、シート抵抗に換算したものである。すなわち、図８（ｃ）に示すように、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗９．０９×１０3 Ωは、シート抵抗４７７Ω／ｓｑ．に換算される。
【０１１７】
図８（ｄ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の位置６（図７（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＣにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図７（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。また、図８（ｅ）は、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部における位置６（図７（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＤにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図７（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。
【０１１８】
図８（ｄ）及び（ｅ）に示すように、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗は、サンプルＣ及びＤにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗と同程度の小ささである。また、サンプルＣ及びＤにおけるフィン型半導体領域上部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さが２０ｎｍ程度であるのに対して、本実施形態におけるフィン型半導体領域側部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さは同程度の２３ｎｍ程度であり、図８（ｃ）に示す、拡がり抵抗からシート抵抗への換算が妥当であることが分かる。
【０１１９】
（比較例）
以下、比較例に係る半導体装置の製造方法について、当該製造方法において用いるプラズマドーピング装置と共に、図面を参照しながら説明する。
【０１２０】
比較例に係る半導体装置の製造方法が、図１（ａ）〜（ｇ）に示す前述の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なっている点は、エクステンション領域及びソースドレイン領域のそれぞれを形成するためのプラズマドーピング時に、酸素含有ガスを用いないことである。
【０１２１】
比較例によると、前述の実施形態と比較して、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の抵抗が大きくなった。具体的には、フィン型半導体領域側部に形成される不純物領域の拡がり抵抗が２．２５×１０4 Ω程度と前述の実施形態の２倍を超える値となった。
【０１２２】
図９は、比較例のプラズマドーピングに使用した装置の概略構成を示す図である。
【０１２３】
図９に示すように、プラズマを発生させるチャンバー本体１５１の内部には、被処理ウェハが載置される下部電極１５２が支持部１５３を介して設けられている。チャンバー本体１５１の上部には、下部電極１５２を囲むようにインナーチャンバー１５４が設けられている。インナーチャンバー１５４には、ウェハ搬送用ゲート１５５が設けられている。インナーチャンバー１５４を覆うようにアッパーチャンバー１５６及び天板１５７が設けられている。チャンバー本体１５１の底部には排気口１５８が設けられており、当該排気口１５８に排気バルブ１５９を介して排気ポンプ１６０が取り付けられている。
【０１２４】
天板１５７を貫通するようにガスインジェクター１６１が設けられている。ガスインジェクター１６１には、ガス供給部１７０Ａ及びガス供給部１７０Ｂからそれぞれガス供給ライン１７７Ａ及びガス供給ライン１７７Ｂを通じて不純物含有ガス（例えばＨｅで希釈されたＡｓＨ3 ）が供給される。ここで、ガス供給部１７０Ａからガス供給ライン１７７Ａを通ってガスインジェクター１６１まで供給されたガスは、ガス供給口１６２から、チャンバー本体１５１内に載置された被処理ウェハの中央部に向けて噴出される。また、ガス供給部１７０Ｂからガス供給ライン１７７Ｂを通ってガスインジェクター１６１まで供給されたガスは、ガス供給口１６３から、チャンバー本体１５１内に載置された被処理ウェハの周縁部に向けて噴出される。
【０１２５】
ガス供給部１７０Ａは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ａと、Ｈｅガスボンベ１７２Ａと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ａからガス供給ライン１７７Ａに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ１７４Ａと、Ｈｅガスボンベ１７２Ａからガス供給ライン１７７Ａに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ１７５Ａとを備えている。
【０１２６】
ガス供給部１７０Ｂは、例えば、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ｂと、Ｈｅガスボンベ１７２Ｂと、ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ１７１Ｂからガス供給ライン１７７Ｂに供給されるＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスの流量を制御するＭＦＣ１７４Ｂと、Ｈｅガスボンベ１７２Ｂからガス供給ライン１７７Ｂに供給されるＨｅガスの流量を制御するＭＦＣ１７５Ｂとを備えている。
【０１２７】
すなわち、図９に示す比較例のプラズマドーピング装置においては、図３、図４又は図５（ａ）、（ｂ）に示す前述の実施形態のプラズマドーピング装置のような酸素含有ガスの供給機構は設けられていない。
【０１２８】
図１０（ａ）は、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域上部における拡がり抵抗と深さとの関係を示す図であり、図１０（ｃ）は、当該フィン型半導体装置のフィン型半導体領域側部における拡がり抵抗と水平距離との関係を示す図である。尚、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す位置１〜４での深さと拡がり抵抗との関係を示しており、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示す位置５〜７での水平距離と拡がり抵抗との関係を示している。ここで、図１０（ｂ）における深さの基準（０）はフィン型半導体領域上面であり、図１０（ｃ）における水平距離の基準（０）は、図１０（ａ）に示す領域の左端である。また、以下の説明では、特に断らない限り、拡がり抵抗についてはＳＳＲＭ分析法を、シート抵抗については四探針法をそれぞれ用いて測定を行ったものとする。
【０１２９】
図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すように、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置においては、フィン型半導体領域側部に形成された不純物領域の拡がり抵抗は、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗と比較して、かなり高くなっている。具体的には、フィン型半導体領域側部の位置６での拡がり抵抗の最小値は２．２５×１０4 Ω程度であり、前述の実施形態により得られた値９．０９×１０3 Ωの２倍を超える値となっている。
【０１３０】
尚、比較例に係る半導体装置の製造方法により得られたフィン型半導体装置において、フィン型半導体領域上部に形成された不純物領域の拡がり抵抗は、前述の実施形態により得られた値（図７（ｂ）参照）と同程度となっている。このことから、プラズマドーピング時における酸素添加による抵抗低減効果は、主としてフィン型半導体領域側部に生じることが分かる。これは、プラズマドーピングによるフィン型半導体領域上面に対する不純物の導入においては、バイアス電圧による注入イオンの影響が大きいため（図１２（ｂ）参照）、半導体表面に吸着した不純物に対する酸素添加による抵抗低減効果の影響が相対的に小さくなるためであると考えられる。
【０１３１】
図１１（ａ）は、複数のサンプルＡ〜Ｇについてプラズマドーピング条件を色々変えて不純物導入を行うことにより得られた、フィン型半導体領域上部でのシート抵抗及び拡がり抵抗のそれぞれの値を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すシート抵抗と拡がり抵抗との相関関係をグラフにして示したものである。ここで、図１１（ａ）に示すシート抵抗及び拡がり抵抗は、プラズマドーピング実施後に活性化熱処理を行うことにより得られたものである。図１１（ｂ）に示すように、シート抵抗と拡がり抵抗との間には比例関係（［シート抵抗ｙ］＝０．０２１７×［拡がり抵抗ｘ］＋２７９．８６）が見られる。
【０１３２】
図１１（ｃ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗を、図１１（ｂ）に示す相関関係を用いて、シート抵抗に換算したものである。すなわち、図１１（ｃ）に示すように、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗２．２５×１０4 Ωは、シート抵抗７６８Ω／ｓｑ．に換算される。
【０１３３】
図１１（ｄ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部の位置６（図１０（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＥにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図１０（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。また、図１１（ｅ）は、比較例におけるフィン型半導体領域側部における位置６（図１０（ａ）参照）での水平距離と拡がり抵抗との関係を、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部の位置１及び２（図１０（ａ）参照）での深さと拡がり抵抗との関係と比較して示している。
【０１３４】
図１１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、比較例におけるフィン型半導体領域側部の拡がり抵抗は、サンプルＥにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗よりも大きく、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部の拡がり抵抗よりも小さい。また、サンプルＦにおけるフィン型半導体領域上部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さが２７ｎｍ程度であるのに対して、比較例におけるフィン型半導体領域側部で拡がり抵抗の最小値の２倍までの抵抗を持つ領域の厚さは同程度の２８ｎｍ程度であり、図１１（ｃ）に示す、拡がり抵抗からシート抵抗への換算が妥当であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
以上に説明したように、本発明は、半導体装置の製造方法及びプラズマドーピング装置に関し、特に、基板上にフィン型半導体領域を有する３次元構造の半導体装置の製造に好適である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１ 支持基板
１２ 絶縁層
１３ フィン型半導体領域
１４ ゲート絶縁膜
１５Ａ ポリシリコン膜
１５ ゲート電極
１６ 絶縁性サイドウォールスペーサ
１７ エクステンション領域
１７ａ 第１のＮ型不純物領域
１７ｂ 第２のＮ型不純物領域
１８ レジストパターン
１９ レジストパターン
２７ ソースドレイン領域
２７ａ 第３のＮ型不純物領域
２７ｂ 第４のＮ型不純物領域
５１、５１Ａ、５１Ｂ、１５１ チャンバー本体
５２、５２Ａ、５２Ｂ、１５２ 下部電極
５３、５３Ａ、５３Ｂ、１５３ 支持部
５４、５４Ａ、５４Ｂ、１５４ インナーチャンバー
５５、５５Ａ、５５Ｂ、１５５ ウェハ搬送用ゲート
５６、５６Ａ、５６Ｂ、１５６ アッパーチャンバー
５７、５７Ａ、５７Ｂ、１５７ 天板
５８、５８Ａ、５８Ｂ、１５８ 排気口
５９、５９Ａ、５９Ｂ、１５９ 排気バルブ
６０、６０Ａ、６０Ｂ、１６０ 排気ポンプ
６１、６１Ａ、６１Ｂ、１６１ ガスインジェクター
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６３、６３Ａ、６３Ｂ、６４ ガス供給口
７０Ａ、７０Ｂ、８０、９０Ａ、９０Ｂ ガス供給部
７１Ａ、７１Ｂ ＡｓＨ3 ／Ｈｅ混合ガスボンベ
７２Ａ、７２Ｂ Ｈｅガスボンベ
７３Ａ、７３Ｂ、８１、９１Ａ、９１Ｂ Ｏ2 ／Ｈｅ混合ガスボンベ
７４Ａ、７４Ｂ、７５Ａ、７５Ｂ、７６Ａ、７６Ｂ、８２、９２Ａ、９２Ｂ ＭＦＣ
７７Ａ、７７Ｂ、８３、９３Ａ、９３Ｂ ガス供給ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にフィン型半導体領域を形成する工程（ａ）と、
不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、前記フィン型半導体領域に対してプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の少なくとも側部に不純物導入領域を形成する工程（ｂ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合した後、当該混合ガスを、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して、前記混合ガスを用いてプラズマを発生させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合した後、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成した後、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを同じチャンバー内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを異なるチャンバー内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物含有ガスはＡｓＨ3 であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物含有ガスは希釈ガスによって希釈されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記希釈ガスはＨｅであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ及びＣＯ2 のうちの少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸素含有ガスは希釈ガスによって希釈されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記希釈ガスはＨｅであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物導入領域はエクステンション領域であり、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域と隣接する部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物導入領域はソースドレイン領域であり、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域から離間した部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程と、前記不純物導入領域と前記ゲート電極との間に位置する部分の前記フィン型半導体領域、及び前記ゲート電極の側面をそれぞれ覆うように絶縁性サイドウォールスペーサを形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）よりも後に、前記不純物導入領域に対して活性化熱処理を行う工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、
プラズマを発生させるチャンバーと、
前記チャンバー内に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを供給するガス供給部とを備え、
前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合してから前記チャンバー内に供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に前記チャンバー内に供給し、
前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとは前記チャンバー内で混合されることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記チャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２４】
半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、
第１のプラズマを発生させる第１のチャンバーと、
第２のプラズマを発生させる第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバー内に不純物含有ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記第２のチャンバー内に酸素含有ガスを供給する第２のガス供給部とを備え、
前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第１のガス供給部は、前記第１のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のガス供給部は、前記第２のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２７】
請求項２４〜２６のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のプラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２８】
請求項２４〜２７のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第１のガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２９】
請求項２４〜２８のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項１】
基板上にフィン型半導体領域を形成する工程（ａ）と、
不純物含有ガスと酸素含有ガスとを用いて、前記フィン型半導体領域に対してプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の少なくとも側部に不純物導入領域を形成する工程（ｂ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合した後、当該混合ガスを、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して、前記混合ガスを用いてプラズマを発生させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に、前記基板が載置されたチャンバー内に供給して当該チャンバー内で混合した後、当該混合ガスを用いてプラズマを発生させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行った後、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記不純物含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第１のプラズマドーピングを行うことによって、前記フィン型半導体領域の前記側部に前記不純物導入領域を形成した後、前記酸素含有ガスを用いて、前記フィン型半導体領域に対して第２のプラズマドーピングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを同じチャンバー内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のプラズマドーピングと前記第２のプラズマドーピングとを異なるチャンバー内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物含有ガスはＡｓＨ3 であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物含有ガスは希釈ガスによって希釈されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記希釈ガスはＨｅであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 Ｏ及びＣＯ2 のうちの少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸素含有ガスは希釈ガスによって希釈されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記希釈ガスはＨｅであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物導入領域はエクステンション領域であり、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域と隣接する部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物導入領域はソースドレイン領域であり、
前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、前記不純物導入領域から離間した部分の前記フィン型半導体領域を覆うようにゲート電極を形成する工程と、前記不純物導入領域と前記ゲート電極との間に位置する部分の前記フィン型半導体領域、及び前記ゲート電極の側面をそれぞれ覆うように絶縁性サイドウォールスペーサを形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）よりも後に、前記不純物導入領域に対して活性化熱処理を行う工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、
プラズマを発生させるチャンバーと、
前記チャンバー内に不純物含有ガス及び酸素含有ガスを供給するガス供給部とを備え、
前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを混合してから前記チャンバー内に供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとを別々に前記チャンバー内に供給し、
前記不純物含有ガスと前記酸素含有ガスとは前記チャンバー内で混合されることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記チャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記プラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記ガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２４】
半導体に不純物をプラズマドーピングによって導入するプラズマドーピング装置であって、
第１のプラズマを発生させる第１のチャンバーと、
第２のプラズマを発生させる第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバー内に不純物含有ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記第２のチャンバー内に酸素含有ガスを供給する第２のガス供給部とを備え、
前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスの供給量を制御することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第１のガス供給部は、前記第１のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のガス供給部は、前記第２のチャンバー内に載置された被処理体の中央部及び周縁部のそれぞれに対して別々に設けられていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２７】
請求項２４〜２６のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のプラズマ中における酸素濃度を測定するモニター部をさらに備えていることを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２８】
請求項２４〜２７のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第１のガス供給部は、前記不純物含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【請求項２９】
請求項２４〜２８のいずれか１項に記載のプラズマドーピング装置において、
前記第２のガス供給部は、前記酸素含有ガスを希釈ガスによって希釈して供給することを特徴とするプラズマドーピング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５１２２１（Ｐ２０１３−５１２２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７０６３（Ｐ２００９−２９７０６３）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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