JP2000012481A - イオン注入方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極低エネルギーでのイオン注入においても有
効ドーズ量を正確に制御することのできるイオン注入方
法を提供することを目的としている。 【解決手段】 本発明によるイオン注入方法は、イオン
注入装置１０で半導体基板に対してプレアモルファス化
イオン注入を行った後、その半導体基板の表面を洗浄装
置１２で洗浄し酸化膜を除去し、その後に、再度イオン
注入装置１０において半導体基板に浅い接合を形成すべ
く低注入エネルギー下でイオン注入を行うことを特徴と
している。これにより、プレアモルファス化イオン注入
により形成された酸化膜の影響を抑制することができ、
有効ドーズ量を正確に制御することが可能となる。
効ドーズ量を正確に制御することのできるイオン注入方
法を提供することを目的としている。 【解決手段】 本発明によるイオン注入方法は、イオン
注入装置１０で半導体基板に対してプレアモルファス化
イオン注入を行った後、その半導体基板の表面を洗浄装
置１２で洗浄し酸化膜を除去し、その後に、再度イオン
注入装置１０において半導体基板に浅い接合を形成すべ
く低注入エネルギー下でイオン注入を行うことを特徴と
している。これにより、プレアモルファス化イオン注入
により形成された酸化膜の影響を抑制することができ、
有効ドーズ量を正確に制御することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造プロセス等に用いられるイオン注入技術に関し、特
に浅い接合を半導体基板内に形成するための低エネルギ
ー・イオン注入技術に関するものである。
製造プロセス等に用いられるイオン注入技術に関し、特
に浅い接合を半導体基板内に形成するための低エネルギ
ー・イオン注入技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの高集積化、微細
化の進展に伴い、イオン注入プロセスにおいては、浅い
ソースドレインの形成や薄いゲート絶縁膜の形成、すな
わち浅い接合の形成が要請されている。かかる要請に応
えるため、従来においては、イオン注入を低注入エネル
ギーで行う低エネルギー・イオン注入技術が採用されて
おり、近年では０．２ｋｅＶという極低エネルギー下で
のイオン注入も可能となってきている。
化の進展に伴い、イオン注入プロセスにおいては、浅い
ソースドレインの形成や薄いゲート絶縁膜の形成、すな
わち浅い接合の形成が要請されている。かかる要請に応
えるため、従来においては、イオン注入を低注入エネル
ギーで行う低エネルギー・イオン注入技術が採用されて
おり、近年では０．２ｋｅＶという極低エネルギー下で
のイオン注入も可能となってきている。
【０００３】その一方で、注入エネルギーを下げた場合
には、チャネリング現象によりイオンが深く注入されて
しまうため、これを防止するために、電気キャリアを作
らないイオン、例えばゲルマニウムやアルゴン、シリコ
ン、キセノン等のイオンを予め注入し、半導体基板の表
面をアモルファス状態にし、その後、続けて目的のイオ
ンを注入するといったプレアモルファス化イオン注入技
術も最近では行われるようになっている。
には、チャネリング現象によりイオンが深く注入されて
しまうため、これを防止するために、電気キャリアを作
らないイオン、例えばゲルマニウムやアルゴン、シリコ
ン、キセノン等のイオンを予め注入し、半導体基板の表
面をアモルファス状態にし、その後、続けて目的のイオ
ンを注入するといったプレアモルファス化イオン注入技
術も最近では行われるようになっている。
【０００４】しかし、極低エネルギーのイオン注入にお
いては、イオンの投影飛程があまりに浅いためにイオン
が半導体基板の中まで到達できずに、基板表面に形成さ
れた自然酸化膜内でトラップされることがある。この自
然酸化膜にトラップされた原子は、イオン注入プロセス
に続く洗浄プロセスにおいて自然酸化膜と共に除去され
る。このメカニズムにより、洗浄後に半導体基板中に残
される注入イオンドーズ量（有効ドーズ量）は、イオン
注入プロセスにおいて実際に注入されたドーズ量若しく
は測定されたドーズ量（計算ドーズ量）よりも少なくな
ってしまう。しかも、自然酸化膜の厚さはイオン注入直
前のプロセスにより影響を受けて変動するため、有効ド
ーズ量も変動してしまう。
いては、イオンの投影飛程があまりに浅いためにイオン
が半導体基板の中まで到達できずに、基板表面に形成さ
れた自然酸化膜内でトラップされることがある。この自
然酸化膜にトラップされた原子は、イオン注入プロセス
に続く洗浄プロセスにおいて自然酸化膜と共に除去され
る。このメカニズムにより、洗浄後に半導体基板中に残
される注入イオンドーズ量（有効ドーズ量）は、イオン
注入プロセスにおいて実際に注入されたドーズ量若しく
は測定されたドーズ量（計算ドーズ量）よりも少なくな
ってしまう。しかも、自然酸化膜の厚さはイオン注入直
前のプロセスにより影響を受けて変動するため、有効ド
ーズ量も変動してしまう。
【０００５】このため、従来においては、半導体基板を
イオン注入装置に搬入する直前に半導体基板の表面を洗
浄して酸化膜の除去を行うこととしている。
イオン注入装置に搬入する直前に半導体基板の表面を洗
浄して酸化膜の除去を行うこととしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記プ
ロセス、すなわち半導体基板の洗浄（酸化膜除去）を行
った後にプレアモルファス化イオン注入と目的イオンの
極低エネルギー・イオン注入を連続的に行うプロセスに
よっても、実際には、何らかの原因により有効ドーズ量
が変動することがある。
ロセス、すなわち半導体基板の洗浄（酸化膜除去）を行
った後にプレアモルファス化イオン注入と目的イオンの
極低エネルギー・イオン注入を連続的に行うプロセスに
よっても、実際には、何らかの原因により有効ドーズ量
が変動することがある。
【０００７】そこで、本発明は、極低エネルギーでのイ
オン注入においても有効ドーズ量を正確に制御すること
のできるイオン注入方法を提供することを目的としてい
る。
オン注入においても有効ドーズ量を正確に制御すること
のできるイオン注入方法を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は上記従来のイオン注入プロセスを鋭意検
討した結果、プレアモルファス化イオン注入プロセスの
際に、イオン注入装置の内部に存在する酸素がイオンビ
ームにより半導体基板に打ち込まれて酸化膜が形成され
ることを見いだした。イオン注入装置内に存在する酸素
としては、洗浄後の搬送中に半導体基板の表面に吸着し
たものや、イオン注入装置の内壁面に吸着していた酸素
が、イオンビームによるスパッタ或はビームパワー等に
よる加熱により離脱或いは浮遊したもの等が考えられ
る。そして、このようにプレアモルファス化注入プロセ
スにおいて形成された酸素膜も、自然酸化膜と同様に次
プロセスでイオンをトラップし、イオン注入後には洗浄
プロセスによって除去されるため、有効ドーズ量に影響
を与えることを見いだした。
に、本発明者は上記従来のイオン注入プロセスを鋭意検
討した結果、プレアモルファス化イオン注入プロセスの
際に、イオン注入装置の内部に存在する酸素がイオンビ
ームにより半導体基板に打ち込まれて酸化膜が形成され
ることを見いだした。イオン注入装置内に存在する酸素
としては、洗浄後の搬送中に半導体基板の表面に吸着し
たものや、イオン注入装置の内壁面に吸着していた酸素
が、イオンビームによるスパッタ或はビームパワー等に
よる加熱により離脱或いは浮遊したもの等が考えられ
る。そして、このようにプレアモルファス化注入プロセ
スにおいて形成された酸素膜も、自然酸化膜と同様に次
プロセスでイオンをトラップし、イオン注入後には洗浄
プロセスによって除去されるため、有効ドーズ量に影響
を与えることを見いだした。
【０００９】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであり、半導体基板の表面をアモルファス状態とする
プレアモルファス化イオン注入を行った後、プレアモル
ファス化イオン注入が行われた前記半導体基板の表面を
洗浄し酸化膜を除去し、その後に、半導体基板に浅い接
合を形成すべく低注入エネルギー下でイオン注入を行う
ことを特徴としている。これにより、プレアモルファス
化イオン注入により形成された酸化膜の影響を抑制する
ことが可能となる。
のであり、半導体基板の表面をアモルファス状態とする
プレアモルファス化イオン注入を行った後、プレアモル
ファス化イオン注入が行われた前記半導体基板の表面を
洗浄し酸化膜を除去し、その後に、半導体基板に浅い接
合を形成すべく低注入エネルギー下でイオン注入を行う
ことを特徴としている。これにより、プレアモルファス
化イオン注入により形成された酸化膜の影響を抑制する
ことが可能となる。
【００１０】半導体基板の洗浄についてはフッ酸により
行うことが有効である。
行うことが有効である。
【００１１】また、半導体基板の洗浄後から低エネルギ
ー・イオン注入の開始までは、通常の設備を用いた場
合、半導体基板は大気に曝されるのが一般的である。従
って、洗浄後から低エネルギー・イオン注入開始までの
時間を一定とすることが有効である。かかる場合、半導
体基板に付着する酸素の量が一定となり、低エネルギー
・イオン注入により形成される酸化膜の厚さ、ひいては
そこにトラップされるイオンの量がほぼ一定となるた
め、有効ドーズ量の制御をより確実に行うことができる
からである。
ー・イオン注入の開始までは、通常の設備を用いた場
合、半導体基板は大気に曝されるのが一般的である。従
って、洗浄後から低エネルギー・イオン注入開始までの
時間を一定とすることが有効である。かかる場合、半導
体基板に付着する酸素の量が一定となり、低エネルギー
・イオン注入により形成される酸化膜の厚さ、ひいては
そこにトラップされるイオンの量がほぼ一定となるた
め、有効ドーズ量の制御をより確実に行うことができる
からである。
【００１２】なお、プレアモルファス化イオン注入で用
いられるイオン種としては、ゲルマニウム、シリコン、
アルゴン又はキセノンが好ましい。また、低エネルギー
・イオン注入で用いられるイオン種はボロンとし、注入
エネルギーを約２ｋｅＶ以下とすることが好ましい。
いられるイオン種としては、ゲルマニウム、シリコン、
アルゴン又はキセノンが好ましい。また、低エネルギー
・イオン注入で用いられるイオン種はボロンとし、注入
エネルギーを約２ｋｅＶ以下とすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。
実施形態について詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明によるイオン注入方法を実
施することのできる設備の設備を示し、図中、符号１０
はイオン注入装置、符号１２は洗浄装置を示すものであ
る。本実施形態におけるイオン注入装置１０は、５ｋｅ
Ｖ以下、好ましくは１ｋｅＶ以下の極めて低い注入エネ
ルギーでのイオン注入が可能なものであり、例えばアプ
ライド・マテリアルズ・インコーポレイテッドにより
「Ｉｍｐｌａｎｔ ｘＲＬＥＡＰ」の商標で製造、販売
されているイオン注入装置が好ましい。なお、「Ｉｍｐ
ｌａｎｔ ｘＲ ＬＥＡＰ」は、イオンソース１３で発
生されたイオンビームＩＢをビームライン部１４の前段
で加速した後、ビームライン部１４の後段で減速して注
入エネルギーを下げるデセル方式を採用しており、０．
２ＫｅＶの極低エネルギーでボロンの注入が可能である
ことが確認されている。
施することのできる設備の設備を示し、図中、符号１０
はイオン注入装置、符号１２は洗浄装置を示すものであ
る。本実施形態におけるイオン注入装置１０は、５ｋｅ
Ｖ以下、好ましくは１ｋｅＶ以下の極めて低い注入エネ
ルギーでのイオン注入が可能なものであり、例えばアプ
ライド・マテリアルズ・インコーポレイテッドにより
「Ｉｍｐｌａｎｔ ｘＲＬＥＡＰ」の商標で製造、販売
されているイオン注入装置が好ましい。なお、「Ｉｍｐ
ｌａｎｔ ｘＲ ＬＥＡＰ」は、イオンソース１３で発
生されたイオンビームＩＢをビームライン部１４の前段
で加速した後、ビームライン部１４の後段で減速して注
入エネルギーを下げるデセル方式を採用しており、０．
２ＫｅＶの極低エネルギーでボロンの注入が可能である
ことが確認されている。
【００１５】図示のイオン注入装置１０におけるイオン
注入部１６は、その内部に配置された基板保持ホイール
１８を備えている。基板保持ホイール１８は、放射状に
延びる複数本のアーム２０の先端に半導体基板Ｗを保持
する構造となっており、ビームライン部１４からのイオ
ンビームＩＢが半導体基板Ｗの表面上をスキャンし得る
よう駆動される。
注入部１６は、その内部に配置された基板保持ホイール
１８を備えている。基板保持ホイール１８は、放射状に
延びる複数本のアーム２０の先端に半導体基板Ｗを保持
する構造となっており、ビームライン部１４からのイオ
ンビームＩＢが半導体基板Ｗの表面上をスキャンし得る
よう駆動される。
【００１６】イオン注入部１６の隣接位置には搬送チュ
ーブ２２を介してローダ部２４が配置されている。搬送
チューブ２２にはアイソレーションバルブ２６が介設さ
れており、イオン注入部１６とローダ部２４との間を分
離することができるようになっている。従って、イオン
注入部１６及びビームライン部１４の真空を維持したま
ま、ローダ部２４のみを大気に開放し、イオン注入装置
１０の外部から半導体基板Ｗをローダ部２４に搬入する
ことができる。なお、ローダ部２４とイオン注入部１６
との間での半導体基板Ｗの受け渡しはロボット（図示せ
ず）により行われる。
ーブ２２を介してローダ部２４が配置されている。搬送
チューブ２２にはアイソレーションバルブ２６が介設さ
れており、イオン注入部１６とローダ部２４との間を分
離することができるようになっている。従って、イオン
注入部１６及びビームライン部１４の真空を維持したま
ま、ローダ部２４のみを大気に開放し、イオン注入装置
１０の外部から半導体基板Ｗをローダ部２４に搬入する
ことができる。なお、ローダ部２４とイオン注入部１６
との間での半導体基板Ｗの受け渡しはロボット（図示せ
ず）により行われる。
【００１７】洗浄装置１２はイオン注入装置１０の近傍
に、イオン注入装置１０と同じクリーンルーム内に設置
されている。図面では明示していないが、この洗浄装置
１２は、装置外部との間で半導体基板Ｗの受け渡しを行
うためのローダ部と、半導体基板Ｗの表面から酸化膜を
洗浄除去するための洗浄部と、洗浄薬液を除去するため
のリンス部と、乾燥部とから構成された周知のものであ
る。
に、イオン注入装置１０と同じクリーンルーム内に設置
されている。図面では明示していないが、この洗浄装置
１２は、装置外部との間で半導体基板Ｗの受け渡しを行
うためのローダ部と、半導体基板Ｗの表面から酸化膜を
洗浄除去するための洗浄部と、洗浄薬液を除去するため
のリンス部と、乾燥部とから構成された周知のものであ
る。
【００１８】酸化膜の除去を目的として用いられる洗浄
薬液は一般にフッ酸であり、リンス液は超純水である。
また、乾燥部は、自然酸化膜の再形成を防止するため
に、例えば窒素ガスのブローにより乾燥を行うものが好
ましい。更に、洗浄装置１２としては、ローダ部に搬入
された半導体基板Ｗが、洗浄、リンス及び乾燥の一連の
プロセスを経て再度ローダ部に戻るまで、大気に一切触
れないよう構成されているものが好適である。
薬液は一般にフッ酸であり、リンス液は超純水である。
また、乾燥部は、自然酸化膜の再形成を防止するため
に、例えば窒素ガスのブローにより乾燥を行うものが好
ましい。更に、洗浄装置１２としては、ローダ部に搬入
された半導体基板Ｗが、洗浄、リンス及び乾燥の一連の
プロセスを経て再度ローダ部に戻るまで、大気に一切触
れないよう構成されているものが好適である。
【００１９】次に、上述したような設備を用いた本発明
によるイオン注入方法の一実施形態について説明する。
によるイオン注入方法の一実施形態について説明する。
【００２０】本実施形態では、上記のイオン注入装置１
０を用いてゲルマニウムによるプレアモルファス化イオ
ン注入プロセスを行った後、ボロンによる低極エネルギ
ー・イオン注入プロセスを行い、極浅い接合を半導体基
板（シリコンウェハ）Ｗに形成することとする。
０を用いてゲルマニウムによるプレアモルファス化イオ
ン注入プロセスを行った後、ボロンによる低極エネルギ
ー・イオン注入プロセスを行い、極浅い接合を半導体基
板（シリコンウェハ）Ｗに形成することとする。
【００２１】まず、前処理として、被処理対象である半
導体基板Ｗを洗浄装置１２の洗浄部において洗浄し、基
板表面に形成されている自然酸化膜を除去する。この洗
浄された半導体基板Ｗはリンス部で超純水によりリンス
処理された後、乾燥部において十分に乾燥されてローダ
部に戻される。そして、半導体基板Ｗは洗浄装置１２の
ローダ部からイオン注入装置１０のローダ部２４に移さ
れるが、この間に大気が半導体基板Ｗの表面に接触する
ため、極微量ではあるが酸素が基板表面に吸着される。
導体基板Ｗを洗浄装置１２の洗浄部において洗浄し、基
板表面に形成されている自然酸化膜を除去する。この洗
浄された半導体基板Ｗはリンス部で超純水によりリンス
処理された後、乾燥部において十分に乾燥されてローダ
部に戻される。そして、半導体基板Ｗは洗浄装置１２の
ローダ部からイオン注入装置１０のローダ部２４に移さ
れるが、この間に大気が半導体基板Ｗの表面に接触する
ため、極微量ではあるが酸素が基板表面に吸着される。
【００２２】半導体基板Ｗがイオン注入装置１０のロー
ダ部２４に搬入されたならば、ローダ部２４内が減圧さ
れ、搬送チューブ２２のアイソレーションバルブ２６が
開放される。この後、ロボットにより半導体基板Ｗは搬
送チューブ２２からイオン注入部１６に搬送されて、基
板保持ホイール１８の各アーム２０の先端に保持され
る。
ダ部２４に搬入されたならば、ローダ部２４内が減圧さ
れ、搬送チューブ２２のアイソレーションバルブ２６が
開放される。この後、ロボットにより半導体基板Ｗは搬
送チューブ２２からイオン注入部１６に搬送されて、基
板保持ホイール１８の各アーム２０の先端に保持され
る。
【００２３】次に、ゲルマニウムイオンを注入して、半
導体基板Ｗの表面のアモルファス化を図る。プレアモル
ファス化注入プロセスは、先に説明した通り、続くボロ
ンイオン注入プロセスにおけるチャネリング現象を防止
するためのものである。このプレアモルファス化注入プ
ロセスにおいて、半導体基板表面の酸素は、ゲルマニウ
ムイオンビームＩＢの照射により半導体基板Ｗに打ち込
まれ、極僅かであるが酸化膜を形成する。
導体基板Ｗの表面のアモルファス化を図る。プレアモル
ファス化注入プロセスは、先に説明した通り、続くボロ
ンイオン注入プロセスにおけるチャネリング現象を防止
するためのものである。このプレアモルファス化注入プ
ロセスにおいて、半導体基板表面の酸素は、ゲルマニウ
ムイオンビームＩＢの照射により半導体基板Ｗに打ち込
まれ、極僅かであるが酸化膜を形成する。
【００２４】以上の洗浄プロセス及びプレアモルファス
化注入プロセスは従来と同様にして行われる。
化注入プロセスは従来と同様にして行われる。
【００２５】本発明においては、プレアモルファス化注
入プロセスの終了後、再度、洗浄プロセスを実施するこ
とを特徴としている。すなわち、半導体基板Ｗをローダ
部２４に戻した後、搬送チューブ２２のアイソレーショ
ンバルブ２６を閉じてローダ部２４のみを大気に対して
開放し、半導体基板Ｗを洗浄装置１２に移す。そして、
上記の洗浄プロセスと同様にして半導体基板Ｗの酸化膜
を洗浄除去し、リンス及び乾燥を行う。
入プロセスの終了後、再度、洗浄プロセスを実施するこ
とを特徴としている。すなわち、半導体基板Ｗをローダ
部２４に戻した後、搬送チューブ２２のアイソレーショ
ンバルブ２６を閉じてローダ部２４のみを大気に対して
開放し、半導体基板Ｗを洗浄装置１２に移す。そして、
上記の洗浄プロセスと同様にして半導体基板Ｗの酸化膜
を洗浄除去し、リンス及び乾燥を行う。
【００２６】半導体基板Ｗの乾燥が終了したならば、再
び半導体基板Ｗをイオン注入装置１０に戻すのである
が、この際、半導体基板Ｗを大気に露出する時間を可能
な限り短くすると共に、その露出時間（搬送時間）を一
定にすることが好ましい。前者については、半導体基板
Ｗの表面に吸着される酸素の量を大幅に低減ないしは実
質的にゼロとするためであり、後者については、次のボ
ロン注入プロセスにおいて形成される酸化膜の厚さを一
定にするためである。洗浄装置１２の乾燥部が酸素の存
在する環境にあるならば、乾燥プロセスの開始から半導
体基板Ｗをイオン注入装置１０のローダ部２４に搬入し
ローダ部２４の減圧が完了するまでの時間を、２時間以
内で一定とすることが望ましい。
び半導体基板Ｗをイオン注入装置１０に戻すのである
が、この際、半導体基板Ｗを大気に露出する時間を可能
な限り短くすると共に、その露出時間（搬送時間）を一
定にすることが好ましい。前者については、半導体基板
Ｗの表面に吸着される酸素の量を大幅に低減ないしは実
質的にゼロとするためであり、後者については、次のボ
ロン注入プロセスにおいて形成される酸化膜の厚さを一
定にするためである。洗浄装置１２の乾燥部が酸素の存
在する環境にあるならば、乾燥プロセスの開始から半導
体基板Ｗをイオン注入装置１０のローダ部２４に搬入し
ローダ部２４の減圧が完了するまでの時間を、２時間以
内で一定とすることが望ましい。
【００２７】イオン注入装置１０に戻された半導体基板
Ｗは、上記と同じ手順を経てイオン注入部１６の基板保
持ホイール１８に保持され、極低エネルギーのボロン注
入プロセスが開始される。このボロン注入プロセスは、
酸化膜が基板表面に実質的に形成されていない状態で行
われるため、注入ボロンが酸素膜でトラップされるとい
う事態はほぼ解消される。なお、ボロン注入プロセス中
にも、半導体基板Ｗの表面に吸着された酸素がイオン注
入によって酸化膜を形成するが、このプロセスは極低エ
ネルギー（例えば２ｋｅＶ以下）で行われるため、これ
よりも高エネルギー（例えば約５ｋｅＶ）で行われるプ
レアモルファス化注入プロセスの場合に比して、形成さ
れる酸化膜は無視することができる程度である。
Ｗは、上記と同じ手順を経てイオン注入部１６の基板保
持ホイール１８に保持され、極低エネルギーのボロン注
入プロセスが開始される。このボロン注入プロセスは、
酸化膜が基板表面に実質的に形成されていない状態で行
われるため、注入ボロンが酸素膜でトラップされるとい
う事態はほぼ解消される。なお、ボロン注入プロセス中
にも、半導体基板Ｗの表面に吸着された酸素がイオン注
入によって酸化膜を形成するが、このプロセスは極低エ
ネルギー（例えば２ｋｅＶ以下）で行われるため、これ
よりも高エネルギー（例えば約５ｋｅＶ）で行われるプ
レアモルファス化注入プロセスの場合に比して、形成さ
れる酸化膜は無視することができる程度である。
【００２８】ボロン注入プロセスの終了後、一般的に
は、洗浄装置１２において洗浄プロセスが実施され、続
いて点欠陥による増速拡散を防止すべく、高温で秒オー
ダーのアニールプロセスが行われる。洗浄プロセスにお
いては、ボロン注入プロセス中及び搬送中に形成された
酸化膜が除去される。従って、この酸化膜にトラップさ
れたボロンも除去されるため、有効ドーズ量はイオン注
入装置で実際に注入された量（計算ドーズ量）と僅かに
異なったものとなる。しかしながら、前述したように半
導体基板Ｗを大気に対して露出する時間を一定にすれ
ば、形成される酸化膜の厚さも一定となるため、酸化膜
が除去されても有効ドーズ量と計算ドーズ量とは一定の
関係となり、有効ドーズ量をより緻密に制御することが
可能となる。
は、洗浄装置１２において洗浄プロセスが実施され、続
いて点欠陥による増速拡散を防止すべく、高温で秒オー
ダーのアニールプロセスが行われる。洗浄プロセスにお
いては、ボロン注入プロセス中及び搬送中に形成された
酸化膜が除去される。従って、この酸化膜にトラップさ
れたボロンも除去されるため、有効ドーズ量はイオン注
入装置で実際に注入された量（計算ドーズ量）と僅かに
異なったものとなる。しかしながら、前述したように半
導体基板Ｗを大気に対して露出する時間を一定にすれ
ば、形成される酸化膜の厚さも一定となるため、酸化膜
が除去されても有効ドーズ量と計算ドーズ量とは一定の
関係となり、有効ドーズ量をより緻密に制御することが
可能となる。
【００２９】以上、本発明の一実施形態について詳細に
述べたが、本発明は上記実施形態に限定されることはな
い。例えば、本発明の方法に用いられるイオン注入装置
や洗浄装置は図示のものに限られない。また、プレアモ
ルファス化注入プロセスで注入されるイオン種もゲルマ
ニウムに限られず、シリコン、アルゴン、キセノン等の
電気キャリアを作らないイオン種であってもよく、浅い
接合を形成するイオンについてもボロンに限定されな
い。
述べたが、本発明は上記実施形態に限定されることはな
い。例えば、本発明の方法に用いられるイオン注入装置
や洗浄装置は図示のものに限られない。また、プレアモ
ルファス化注入プロセスで注入されるイオン種もゲルマ
ニウムに限られず、シリコン、アルゴン、キセノン等の
電気キャリアを作らないイオン種であってもよく、浅い
接合を形成するイオンについてもボロンに限定されな
い。
【００３０】
【実施例】次に、本発明の効果を検討するために行った
実験の結果について図２を参照して説明する。
実験の結果について図２を参照して説明する。
【００３１】実験では、アプライド・マテリアルズ・イ
ンコーポレイテッドにより「Ｉｍｐｌａｎｔ ｘＲ Ｌ
ＥＡＰ」の商標で製造、販売されているイオン注入装置
を用いてイオン注入を行った。
ンコーポレイテッドにより「Ｉｍｐｌａｎｔ ｘＲ Ｌ
ＥＡＰ」の商標で製造、販売されているイオン注入装置
を用いてイオン注入を行った。
【００３２】本発明についての実験（実施例１及び実施
例２）では、上記実施形態で説明した手順に従って作業
を行い、ボロン注入プロセスでは注入エネルギーを２ｋ
ｅＶから０．２ｋｅＶに減速ないしはデセルするよう設
定し、計算ドース量を１．０×１０15ions/cm2に設定し
た。また、実施例１におけるゲルマニウムイオンによる
プレアモルファス化注入プロセスでは、注入エルネルギ
ーを５ｋｅＶ、計算ドーズ量を２．０×１０14ions/cm2
に設定し、実施例２におけるプレアモルファス化注入プ
ロセスでは、注入エルネルギーを５ｋｅＶ、計算ドーズ
量を１．０×１０15ions/cm2に設定した。更に。実施例
１及び実施例２において、プレアモルファス化注入プロ
セスに続く洗浄プロセスが終了した後、ボロン注入が開
始されるまでの時間を２時間一定とした。
例２）では、上記実施形態で説明した手順に従って作業
を行い、ボロン注入プロセスでは注入エネルギーを２ｋ
ｅＶから０．２ｋｅＶに減速ないしはデセルするよう設
定し、計算ドース量を１．０×１０15ions/cm2に設定し
た。また、実施例１におけるゲルマニウムイオンによる
プレアモルファス化注入プロセスでは、注入エルネルギ
ーを５ｋｅＶ、計算ドーズ量を２．０×１０14ions/cm2
に設定し、実施例２におけるプレアモルファス化注入プ
ロセスでは、注入エルネルギーを５ｋｅＶ、計算ドーズ
量を１．０×１０15ions/cm2に設定した。更に。実施例
１及び実施例２において、プレアモルファス化注入プロ
セスに続く洗浄プロセスが終了した後、ボロン注入が開
始されるまでの時間を２時間一定とした。
【００３３】また、プレアモルファス化注入プロセス後
の洗浄プロセスを省略し、従来と同様に、プレアモルフ
ァス化注入プロセスに続けてボロン注入を連続的に実施
する比較実験（比較例１及び比較例２）を行った。な
お、比較例１及び比較例２は、洗浄プロセスがない点を
除き、実施例１及び実施例２の条件と同じ条件とした。
ゲルマニウムイオンによるプレアモルファス化注入プロ
セスを省略し、前処理の洗浄プロセスの直後にボロン注
入プロセスを実行する比較実験（比較例３）も行った。
の洗浄プロセスを省略し、従来と同様に、プレアモルフ
ァス化注入プロセスに続けてボロン注入を連続的に実施
する比較実験（比較例１及び比較例２）を行った。な
お、比較例１及び比較例２は、洗浄プロセスがない点を
除き、実施例１及び実施例２の条件と同じ条件とした。
ゲルマニウムイオンによるプレアモルファス化注入プロ
セスを省略し、前処理の洗浄プロセスの直後にボロン注
入プロセスを実行する比較実験（比較例３）も行った。
【００３４】更に、実施例及び比較例のそれぞれにおい
て、ボロン注入プロセスが終了した後、半導体基板に対
して後処理として洗浄プロセスを実行し、９５０℃で１
０秒間のアニールプロセスを実行した。このようにして
得られた各半導体基板についてシート抵抗値Ｒｓを測定
し、その測定値をプロットしたグラフが図２である。
て、ボロン注入プロセスが終了した後、半導体基板に対
して後処理として洗浄プロセスを実行し、９５０℃で１
０秒間のアニールプロセスを実行した。このようにして
得られた各半導体基板についてシート抵抗値Ｒｓを測定
し、その測定値をプロットしたグラフが図２である。
【００３５】図２からは、実施例１、実施例２及び比較
例３についてはシート抵抗値はほぼ同じ値であり、プレ
アモルファス化注入プロセス後の洗浄プロセスを省略し
た比較例１及び比較例２の場合には、シート抵抗値が実
施例１，２に比して大きくなっていることが分かる。
例３についてはシート抵抗値はほぼ同じ値であり、プレ
アモルファス化注入プロセス後の洗浄プロセスを省略し
た比較例１及び比較例２の場合には、シート抵抗値が実
施例１，２に比して大きくなっていることが分かる。
【００３６】シート抵抗値は、半導体基板表面に残って
いるボロンのドーズ量が少なければ大きくなる。従っ
て、比較例１，２のシート抵抗値が大きいのは、実際に
注入したボロンの一部が半導体基板から除去されたため
であり、それは酸化膜の洗浄除去に伴って生じたものと
推定することができる。
いるボロンのドーズ量が少なければ大きくなる。従っ
て、比較例１，２のシート抵抗値が大きいのは、実際に
注入したボロンの一部が半導体基板から除去されたため
であり、それは酸化膜の洗浄除去に伴って生じたものと
推定することができる。
【００３７】なお、比較例２のシート抵抗値が比較例１
のものよりも大きいのは、比較例２の場合の方がゲルマ
ニウムの注入量が多く、より厚い酸化膜が形成されたか
らと考えられる。実際に、比較例１，２で得られた半導
体基板に対してＸ線誘起光分光分析（ＸＰＳ）を行い、
表面の酸化膜の厚さを測定したところ、比較例１のもの
は１７±３オングストロームであり、比較例２のものは
２１±３オングストロームであった。
のものよりも大きいのは、比較例２の場合の方がゲルマ
ニウムの注入量が多く、より厚い酸化膜が形成されたか
らと考えられる。実際に、比較例１，２で得られた半導
体基板に対してＸ線誘起光分光分析（ＸＰＳ）を行い、
表面の酸化膜の厚さを測定したところ、比較例１のもの
は１７±３オングストロームであり、比較例２のものは
２１±３オングストロームであった。
【００３８】また、比較例３では、プレアモルファス化
注入による酸化膜の形成がなく、従って後処理で除去さ
れるボロンは極めて微量である。よって、この比較例３
におけるシート抵抗値と実施例１，２におけるシート抵
抗値が実質的に同じであることから、本発明の方法によ
れば、プレアモルファス化注入で形成された酸化膜がボ
ロンをトラップするという問題が解消され、常に安定し
た有効ドーズ量が得られることが証明された。
注入による酸化膜の形成がなく、従って後処理で除去さ
れるボロンは極めて微量である。よって、この比較例３
におけるシート抵抗値と実施例１，２におけるシート抵
抗値が実質的に同じであることから、本発明の方法によ
れば、プレアモルファス化注入で形成された酸化膜がボ
ロンをトラップするという問題が解消され、常に安定し
た有効ドーズ量が得られることが証明された。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン注入
方法によれば、半導体基板に浅い接合を形成すべくボロ
ン等を注入する場合、ボロン等の有効ドーズ量を正確に
制御することが可能となる。これは、イオン注入装置が
本来有する制御能力を十分に発揮させるものであり、ま
た、このイオン注入方法を経て製造された半導体デバイ
スで必要な高精度プロファイル制御を可能とし、その特
性の向上、安定化に寄与するものである。
方法によれば、半導体基板に浅い接合を形成すべくボロ
ン等を注入する場合、ボロン等の有効ドーズ量を正確に
制御することが可能となる。これは、イオン注入装置が
本来有する制御能力を十分に発揮させるものであり、ま
た、このイオン注入方法を経て製造された半導体デバイ
スで必要な高精度プロファイル制御を可能とし、その特
性の向上、安定化に寄与するものである。
【図１】本発明によるイオン注入方法を実施するのに適
した設備を示す概略説明図である。
した設備を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施例と比較例で得られた半導体基板
のシート抵抗値を示すグラフである。
のシート抵抗値を示すグラフである。
１０…イオン注入装置、１２…洗浄装置、１４…ビーム
ライン部、１６…イオン注入部、１８…基板保持ホイー
ル、２０…アーム、２２…搬送チューブ、２４…ローダ
部、２６…アイソレーションバルブ。
ライン部、１６…イオン注入部、１８…基板保持ホイー
ル、２０…アーム、２２…搬送チューブ、２４…ローダ
部、２６…アイソレーションバルブ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月４日（１９９９．８．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 保彦 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテアルズ ジャパン 株 式会社内 (72)発明者 マジード・アリ・フォアド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン タ クララ バウアーズ アヴェニュー 3050 アプライド マテリアルズ インコ ーポレイテッド インプラントディビジョ ン内
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板の表面をアモルファス状態と
するプレアモルファス化イオン注入を行う第１ステップ
と、 プレアモルファス化イオン注入が行われた前記半導体基
板の表面を洗浄し酸化膜を除去する第２ステップと、 洗浄された前記半導体基板に浅い接合を形成すべく低注
入エネルギー下でイオン注入を行う第３ステップとを含
むことを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項２】 前記第２ステップにおける洗浄をフッ酸
により行うことを特徴とする請求項１に記載のイオン注
入方法。 - 【請求項３】 前記第２ステップの終了時点から前記第
３ステップの開始時点までの時間を一定とすることを特
徴とする請求項１又は２に記載のイオン注入方法。 - 【請求項４】 前記第１ステップにおけるプレアモルフ
ァス化イオン注入で用いられるイオン種が、ゲルマニウ
ム、シリコン、アルゴン及びキセノンから成る群より選
ばれた少なくとも１つであることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１項に記載のイオン注入方法。 - 【請求項５】 前記第３ステップにおけるイオン注入で
用いられるイオン種がボロンであり、注入エネルギーは
約２ｋｅＶ以下であることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１項に記載のイオン注入方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10159109A JP3054123B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | イオン注入方法 |
| PCT/JP1999/003040 WO1999065069A1 (fr) | 1998-06-08 | 1999-06-08 | Procede d'implantation d'ions |
| US09/719,089 US6583018B1 (en) | 1998-06-08 | 1999-06-08 | Method of ion implantation |
| EP99923945A EP1096552A4 (en) | 1998-06-08 | 1999-06-08 | ION IMPLANTATION PROCESS |
| KR1020007012196A KR20010043249A (ko) | 1998-06-08 | 1999-06-08 | 이온 주입 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10159109A JP3054123B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | イオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012481A true JP2000012481A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3054123B2 JP3054123B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=15686449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10159109A Expired - Fee Related JP3054123B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | イオン注入方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6583018B1 (ja) |
| EP (1) | EP1096552A4 (ja) |
| JP (1) | JP3054123B2 (ja) |
| KR (1) | KR20010043249A (ja) |
| WO (1) | WO1999065069A1 (ja) |
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| WO2005119745A1 (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 不純物導入方法 |
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| JP2010524263A (ja) * | 2007-04-10 | 2010-07-15 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 浅い接合の形成技術 |
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| JP2005223218A (ja) | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 不純物導入方法 |
| DE102005063462B4 (de) * | 2004-09-22 | 2017-10-12 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer dotierten Zone in einem Halbleiterkörper |
| US7993465B2 (en) | 2006-09-07 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck cleaning during semiconductor substrate processing |
| US8281874B2 (en) | 2007-06-25 | 2012-10-09 | Ryobi Ltd. | Power tool with vibration damping handle |
| CN102379005B (zh) | 2009-04-13 | 2016-08-24 | 应用材料公司 | 用离子和中性束注入改变膜的磁性 |
| SG11201610455TA (en) * | 2014-06-24 | 2017-01-27 | Ev Group E Thallner Gmbh | Method and device for surface treatment of substrates |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2751181B2 (ja) * | 1988-02-20 | 1998-05-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
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| JP2748326B2 (ja) * | 1989-09-08 | 1998-05-06 | 富士通株式会社 | イオン注入方法 |
| JPH03248419A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置 |
| US5266510A (en) * | 1990-08-09 | 1993-11-30 | Micron Technology, Inc. | High performance sub-micron p-channel transistor with germanium implant |
| JPH0536618A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置 |
| JPH06232390A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-19 | Nippon Steel Corp | 半導体装置のポリサイド配線の製造方法 |
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