JP2001332208A - イオン注入装置及びこの装置を用いて作成された薄膜半導体装置 - Google Patents
イオン注入装置及びこの装置を用いて作成された薄膜半導体装置Info
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Landscapes
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料にイオン注入する際にパーティクルの発
生を抑制することのできるイオン注入装置を提供する。
また、このイオン注入装置を用いて、生産性を高め、か
つ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 所定の物質をプラズマ中で励起してイオ
ンを発生させるプラズマ室と、イオンビームを試料に衝
突させて試料にイオンを注入する処理室とを有するイオ
ン注入装置において、プラズマ室及び処理室の少なくと
も一方に、その外部から空気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス等の
酸化性ガスを随時導入することが可能なガス導入口を設
けたことを特徴としている。薄膜半導体装置はこのイオ
ン注入装置を用いて作成する。
生を抑制することのできるイオン注入装置を提供する。
また、このイオン注入装置を用いて、生産性を高め、か
つ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 所定の物質をプラズマ中で励起してイオ
ンを発生させるプラズマ室と、イオンビームを試料に衝
突させて試料にイオンを注入する処理室とを有するイオ
ン注入装置において、プラズマ室及び処理室の少なくと
も一方に、その外部から空気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス等の
酸化性ガスを随時導入することが可能なガス導入口を設
けたことを特徴としている。薄膜半導体装置はこのイオ
ン注入装置を用いて作成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の物質をプラ
ズマ中で励起してイオンを発生させるプラズマ室と、イ
オンビームを試料に衝突させて試料に前記物質を注入す
る処理室とを有するイオン注入装置、及びこのイオン注
入装置を用いて作成された薄膜半導体装置に関する。
ズマ中で励起してイオンを発生させるプラズマ室と、イ
オンビームを試料に衝突させて試料に前記物質を注入す
る処理室とを有するイオン注入装置、及びこのイオン注
入装置を用いて作成された薄膜半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、多結晶シリコン（以下、ポリシリ
コンと言う）や非晶質シリコン（以下、アモルファスシ
リコンと言う）が薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも
言う）を使用するアクティブマトリクス型の液晶表示装
置に盛んに利用されるようになってきた。このうち、ポ
リシリコンはアモルファスシリコンよりも高性能の移動
度を有し、かつ、６００℃以下で作成することを要求さ
れるガラス基板上に回路を作り込むことが可能なため、
アモルファスシリコンよりもその応用は盛んである。
コンと言う）や非晶質シリコン（以下、アモルファスシ
リコンと言う）が薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも
言う）を使用するアクティブマトリクス型の液晶表示装
置に盛んに利用されるようになってきた。このうち、ポ
リシリコンはアモルファスシリコンよりも高性能の移動
度を有し、かつ、６００℃以下で作成することを要求さ
れるガラス基板上に回路を作り込むことが可能なため、
アモルファスシリコンよりもその応用は盛んである。
【０００３】例えば、ポリシリコンは、液晶表示装置の
表示部である画素部スイッチング素子としての応用を始
め、さらに、画素スイッチング素子を動作させるため
の、主にＣＭＯＳトランジスタで構成される駆動回路へ
の応用も研究されている。
表示部である画素部スイッチング素子としての応用を始
め、さらに、画素スイッチング素子を動作させるため
の、主にＣＭＯＳトランジスタで構成される駆動回路へ
の応用も研究されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ポリシリコンＴＦＴの
製造においてはイオン注入装置による数回に亘る不純物
の注入工程が存在する。これらの注入工程で発生したパ
ーティクルがデバイスに取り込まれると、特性劣化や配
線不良を引き起こし、完成後の液晶表示装置の輝点欠不
良、滅点欠不良、線欠不良等を引き起こしていた。この
ため、歩留まりが悪化し、生産性を著しく低下させるこ
とがあった。
製造においてはイオン注入装置による数回に亘る不純物
の注入工程が存在する。これらの注入工程で発生したパ
ーティクルがデバイスに取り込まれると、特性劣化や配
線不良を引き起こし、完成後の液晶表示装置の輝点欠不
良、滅点欠不良、線欠不良等を引き起こしていた。この
ため、歩留まりが悪化し、生産性を著しく低下させるこ
とがあった。
【０００５】このような、イオン注入装置に起因する不
良は、ポリシリコンＴＦＴが液晶表示装置に使用される
ようになって初めて分かってきた。また、イオンビーム
がライン状に発生するイオン注入装置は、従来、液晶表
示素子の生産用には使用されておらず、上記の不良は初
めて観測された現象でもある。
良は、ポリシリコンＴＦＴが液晶表示装置に使用される
ようになって初めて分かってきた。また、イオンビーム
がライン状に発生するイオン注入装置は、従来、液晶表
示素子の生産用には使用されておらず、上記の不良は初
めて観測された現象でもある。
【０００６】上述したように、イオンビームがライン状
に発生するイオン注入装置では、プラズマ室にてイオン
を発生させ、このイオンを試料に注入する。パーティク
ルはこのプラズマ反応時に気相中で化学反応を進行させ
た結果発生するパウダー（粉）状パーティクルと、一
旦、膜状になって装置の内壁などに堆積したのちに剥が
れてできるフレーク状パーティクルとがある。ライン状
ビームのイオン注入装置ではイオン密度が非常に高いた
め、発生したパーティクルが帯電し、試料に注入される
という現象がある。特に、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを使
用した場合、その現象は顕著であった。
に発生するイオン注入装置では、プラズマ室にてイオン
を発生させ、このイオンを試料に注入する。パーティク
ルはこのプラズマ反応時に気相中で化学反応を進行させ
た結果発生するパウダー（粉）状パーティクルと、一
旦、膜状になって装置の内壁などに堆積したのちに剥が
れてできるフレーク状パーティクルとがある。ライン状
ビームのイオン注入装置ではイオン密度が非常に高いた
め、発生したパーティクルが帯電し、試料に注入される
という現象がある。特に、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを使
用した場合、その現象は顕著であった。
【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、第１の目的は試料にイオン注入する際に
パーティクルの発生を抑制することのできるイオン注入
装置を提供するにある。
されたもので、第１の目的は試料にイオン注入する際に
パーティクルの発生を抑制することのできるイオン注入
装置を提供するにある。
【０００８】本発明の第２の目的はパーティクルの発生
を抑制したイオン注入装置を用いて、生産性を高め、か
つ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置を提供す
るにある。
を抑制したイオン注入装置を用いて、生産性を高め、か
つ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置を提供す
るにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の物質を
プラズマ中で励起してイオンを発生させるプラズマ室
と、イオンビームを試料に衝突させて試料にイオンを注
入する処理室とを有するイオン注入装置において、プラ
ズマ室及び処理室の少なくとも一方に、その外部から空
気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス等の酸化性ガスを随時導入する
ことが可能なガス導入口を設けたことを特徴としてい
る。
プラズマ中で励起してイオンを発生させるプラズマ室
と、イオンビームを試料に衝突させて試料にイオンを注
入する処理室とを有するイオン注入装置において、プラ
ズマ室及び処理室の少なくとも一方に、その外部から空
気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス等の酸化性ガスを随時導入する
ことが可能なガス導入口を設けたことを特徴としてい
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。
実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１１】一般に、イオン注入装置は、イオン源系、
引出し及び加速系、並びに試料系及び真空系等の要素か
ら構成されている。図１は本発明に係るイオン注入装置
の概略構成図であり、イオン注入装置１はイオン源系と
してのプラズマ室２と、引出し及び加速系を構成する引
出し電極７、抑制電極８、グランド電極９と、試料系を
構成するビームラインカーボン１０ａ，１０ｂ、固定フ
ァラデー１１とを備えている。このイオン注入装置はホ
ロカソード型と呼ばれるもので、説明の都合上、プラズ
マ室２以外の各構成要素の収容空間を処理室６と称する
こととする。
引出し及び加速系、並びに試料系及び真空系等の要素か
ら構成されている。図１は本発明に係るイオン注入装置
の概略構成図であり、イオン注入装置１はイオン源系と
してのプラズマ室２と、引出し及び加速系を構成する引
出し電極７、抑制電極８、グランド電極９と、試料系を
構成するビームラインカーボン１０ａ，１０ｂ、固定フ
ァラデー１１とを備えている。このイオン注入装置はホ
ロカソード型と呼ばれるもので、説明の都合上、プラズ
マ室２以外の各構成要素の収容空間を処理室６と称する
こととする。
【００１２】ここで、プラズマ室２はアンテナとも称さ
れる三つの高周波コイル３を内蔵し、気中放電を利用し
て気体である物質のイオンを作るものである。この高周
波コイル３に対向する部位に多数の開口が列状に、か
つ、複数列形成されてなるプラズマ電極４が設けられ、
このプラズマ電極４がプラズマ室２と処理室６との仕切
りになっている。なお、プラズマ室２はプラズマ密度を
高めるために永久磁石で覆う場合もある。そして、プラ
ズマ室２の内部には、例えば、エアーシリンダーで駆動
することによりプラズマ電極４の開口面積を複数種類に
変化させるように開口列数を変えることのできる上部シ
ャッター５ａ及び下部シャッター５ｂが設けられてい
る。
れる三つの高周波コイル３を内蔵し、気中放電を利用し
て気体である物質のイオンを作るものである。この高周
波コイル３に対向する部位に多数の開口が列状に、か
つ、複数列形成されてなるプラズマ電極４が設けられ、
このプラズマ電極４がプラズマ室２と処理室６との仕切
りになっている。なお、プラズマ室２はプラズマ密度を
高めるために永久磁石で覆う場合もある。そして、プラ
ズマ室２の内部には、例えば、エアーシリンダーで駆動
することによりプラズマ電極４の開口面積を複数種類に
変化させるように開口列数を変えることのできる上部シ
ャッター５ａ及び下部シャッター５ｂが設けられてい
る。
【００１３】引出し電極７はプラズマ電極４の外側に配
置され、プラズマ室２内のイオンを引き出すもので、抑
制電極８は試料としてのガラス基板１２の表面に叩き付
けられて発生する２次電子の逆流を抑制するものであ
り、グランド電極９は引出し電極７との相互作用にてイ
オンを加速するものである。また、ビームラインカーボ
ン１０ａ，１０ｂはビームラインを保護するものであ
り、固定ファラデー１１はビーム電流量を測定するもの
である。図２は図１に示したイオン注入装置の主要部の
概略構成図であり、図中、図１と同一の要素には同一の
符号を付してその説明を省略する。ここで、プラズマ室
２から引き出され、さらに、加速されたイオンビーム２
０が、真空搬送ロボット２２によって矢印Ｘ方向に往復
駆動されるガラス基板１２に叩きつけられる。また、プ
ラズマ室２とは反対側の処理室６の外側にガラス基板を
待機させるロードロック室２１が設けられ、さらに、プ
ラズマ室２及び処理室６の内部空気を排除し、所定の真
空度を保持するように、ターボポンプ２３及びこれに接
続されたドライポンプ２４を備えている。また、プラズ
マ室２にはイオンを生成する気体の導入口（図示を省
略）とは別に、その外部から空気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス
等の酸化性ガスを随時導入することが可能なガス導入口
３１が設けられ、処理室６にもこれと全く同様のガス導
入口３２が設けられている。なお、これらのガス導入口
３１，３２はイオン注入時に閉鎖する図示省略の弁を備
えている。また、プラズマ室２の内壁は絶縁物として、
表面をアルマイト処理してなるアルミニウムの耐食性酸
化被膜で覆った構成としている。
置され、プラズマ室２内のイオンを引き出すもので、抑
制電極８は試料としてのガラス基板１２の表面に叩き付
けられて発生する２次電子の逆流を抑制するものであ
り、グランド電極９は引出し電極７との相互作用にてイ
オンを加速するものである。また、ビームラインカーボ
ン１０ａ，１０ｂはビームラインを保護するものであ
り、固定ファラデー１１はビーム電流量を測定するもの
である。図２は図１に示したイオン注入装置の主要部の
概略構成図であり、図中、図１と同一の要素には同一の
符号を付してその説明を省略する。ここで、プラズマ室
２から引き出され、さらに、加速されたイオンビーム２
０が、真空搬送ロボット２２によって矢印Ｘ方向に往復
駆動されるガラス基板１２に叩きつけられる。また、プ
ラズマ室２とは反対側の処理室６の外側にガラス基板を
待機させるロードロック室２１が設けられ、さらに、プ
ラズマ室２及び処理室６の内部空気を排除し、所定の真
空度を保持するように、ターボポンプ２３及びこれに接
続されたドライポンプ２４を備えている。また、プラズ
マ室２にはイオンを生成する気体の導入口（図示を省
略）とは別に、その外部から空気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス
等の酸化性ガスを随時導入することが可能なガス導入口
３１が設けられ、処理室６にもこれと全く同様のガス導
入口３２が設けられている。なお、これらのガス導入口
３１，３２はイオン注入時に閉鎖する図示省略の弁を備
えている。また、プラズマ室２の内壁は絶縁物として、
表面をアルマイト処理してなるアルミニウムの耐食性酸
化被膜で覆った構成としている。
【００１４】上記のように構成された本実施形態の動作
について、最初にイオンビームの発生方法を、つぎにガ
ス導入口３１又はガス導入口３２から酸化性ガスを導入
する方法を以下に説明する。
について、最初にイオンビームの発生方法を、つぎにガ
ス導入口３１又はガス導入口３２から酸化性ガスを導入
する方法を以下に説明する。
【００１５】（１）イオンビームの発生方法 プラズマ室２に濃度が４０％のジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガス
を、チャンバー内圧力が１×１０-4Ｔｏｒｒ以下になる
ように導入し、図示省略の高周波電源により三つの高周
波コイル３にそれぞれ１３．５６ＭＨｚ，５０Ｗの電力
を投入し、誘導プラズマを発生させて原料ガスをイオン
種に分解する。この状態で引出し電極７に３ｋＶの電圧
を供給してイオン種を引き出す。さらに、引出し電極７
とグランド電極９との間に７７ｋＶの電圧を印加してイ
オンを加速する。このとき、抑制電極８にはマイナスの
電圧が印加されるようになっており、例えば、−４ｋＶ
の電圧を印加し、試料であるガラス基板１２で発生した
２次電子の飛来を防止する。
を、チャンバー内圧力が１×１０-4Ｔｏｒｒ以下になる
ように導入し、図示省略の高周波電源により三つの高周
波コイル３にそれぞれ１３．５６ＭＨｚ，５０Ｗの電力
を投入し、誘導プラズマを発生させて原料ガスをイオン
種に分解する。この状態で引出し電極７に３ｋＶの電圧
を供給してイオン種を引き出す。さらに、引出し電極７
とグランド電極９との間に７７ｋＶの電圧を印加してイ
オンを加速する。このとき、抑制電極８にはマイナスの
電圧が印加されるようになっており、例えば、−４ｋＶ
の電圧を印加し、試料であるガラス基板１２で発生した
２次電子の飛来を防止する。
【００１６】こうして、ライン状のビームを形成し、ガ
ラス基板１２にイオン注入を行う。この実施形態に係る
プラズマ室２の容量は１０５Ｌ程度で、チャンバーと併
せた全容量は約１８００Ｌである。このイオン注入装置
を利用してガラス基板１２にイオン注入する度毎にパー
ティクルの発生数を調べたところ図３の左半分に示す結
果が得られた。すなわち、真空系により所定の内圧にし
てから直線Ｐに示す如くイオン注入を行う毎にパーティ
クル数が急増し、その後は曲線Ｑに示すように略２次曲
線に従って減少するが、一定数以下には下がらない状態
が継続する。
ラス基板１２にイオン注入を行う。この実施形態に係る
プラズマ室２の容量は１０５Ｌ程度で、チャンバーと併
せた全容量は約１８００Ｌである。このイオン注入装置
を利用してガラス基板１２にイオン注入する度毎にパー
ティクルの発生数を調べたところ図３の左半分に示す結
果が得られた。すなわち、真空系により所定の内圧にし
てから直線Ｐに示す如くイオン注入を行う毎にパーティ
クル数が急増し、その後は曲線Ｑに示すように略２次曲
線に従って減少するが、一定数以下には下がらない状態
が継続する。
【００１７】（２）酸化性ガスの導入方法 ａ．処理室側からの導入 一旦プラズマ室２内にジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを導入し
た後、ガス導入口３２から大気を導入し、真空度を７６
０Ｔｏｒｒ近傍まで低下させる。この状態で、例えば、
１０分間保持する。その後、再度真空引きを行い、真空
度を５×１０ -6Ｔｏｒｒ以下まで上昇させる。その後は
通常どおりに使用し、直線Ｒに従ってパーティクルが増
加した段階で再度ガス導入口３２から大気を導入する操
作をする。 ｂ．プラズマ室側からの導入 一旦プラズマ室２内にジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを導入し
た後、ガス導入口３１から大気を導入する。このとき、
チャンバーの真空度を３×１０-4Ｔｏｒｒとする。この
状態で、例えば、１５分間保持する。その後、大気導入
を停止し、再度真空引きを行い、真空度を５×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下まで低下させる。その後は通常どおりに使用
し、直線Ｒに従ってパーティクルが増加し始めたところ
で再度ガス導入口３１から大気を導入する操作をする。
上述したように、ライン状ビームのイオン注入装置を用
いてガラス基板１２にイオン注入する際、処理室６側又
はプラズマ室２側から大気を導入し、プラズマ室２内の
酸化処理、あるいは、ボロンの反応物を生成することに
より、内壁面をコーティングして安定化させることによ
り、パーティクルの発生を抑制することができる。
た後、ガス導入口３２から大気を導入し、真空度を７６
０Ｔｏｒｒ近傍まで低下させる。この状態で、例えば、
１０分間保持する。その後、再度真空引きを行い、真空
度を５×１０ -6Ｔｏｒｒ以下まで上昇させる。その後は
通常どおりに使用し、直線Ｒに従ってパーティクルが増
加した段階で再度ガス導入口３２から大気を導入する操
作をする。 ｂ．プラズマ室側からの導入 一旦プラズマ室２内にジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを導入し
た後、ガス導入口３１から大気を導入する。このとき、
チャンバーの真空度を３×１０-4Ｔｏｒｒとする。この
状態で、例えば、１５分間保持する。その後、大気導入
を停止し、再度真空引きを行い、真空度を５×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下まで低下させる。その後は通常どおりに使用
し、直線Ｒに従ってパーティクルが増加し始めたところ
で再度ガス導入口３１から大気を導入する操作をする。
上述したように、ライン状ビームのイオン注入装置を用
いてガラス基板１２にイオン注入する際、処理室６側又
はプラズマ室２側から大気を導入し、プラズマ室２内の
酸化処理、あるいは、ボロンの反応物を生成することに
より、内壁面をコーティングして安定化させることによ
り、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００１８】なお、プラズマ室２内の酸化処理、あるい
は、ボロンの反応物を生成するために大気を導入する代
わりに、Ｈ2ＯガスやＯ2ガス等の酸化性ガスを用いても
上述したと同様な結果が得られた。
は、ボロンの反応物を生成するために大気を導入する代
わりに、Ｈ2ＯガスやＯ2ガス等の酸化性ガスを用いても
上述したと同様な結果が得られた。
【００１９】なおまた、プラズマ室２の内壁を絶縁物と
して、例えば、表面をアルマイト処理してなるアルミニ
ウムの耐食性酸化被膜で覆う構成とすることにより、壁
面がより安定化され、パーティクルの発生をより少なく
できる。
して、例えば、表面をアルマイト処理してなるアルミニ
ウムの耐食性酸化被膜で覆う構成とすることにより、壁
面がより安定化され、パーティクルの発生をより少なく
できる。
【００２０】さらに、上記実施形態では、プラズマ室２
及び処理室６の両方にガス導入口を設けたが、プラズマ
室２及び処理室６のいずれか一方のみにガス導入口を設
ける構成にすることもできる。
及び処理室６の両方にガス導入口を設けたが、プラズマ
室２及び処理室６のいずれか一方のみにガス導入口を設
ける構成にすることもできる。
【００２１】以上、パーティクルの発生を抑制するイオ
ン注入装置について説明したが、このイオン注入装置を
用いて薄膜トランジスタを製造する方法について、図４
乃至図７を参照して以下に説明する。
ン注入装置について説明したが、このイオン注入装置を
用いて薄膜トランジスタを製造する方法について、図４
乃至図７を参照して以下に説明する。
【００２２】先ず、図４（ａ）に示すように、無アルカ
リガラス基板１０１上に酸化シリコン膜１０２とアモル
ファスシリコン１０３をＣＶＤ法によって成膜する。続
いて、アモルファスシリコン１０３中の水素（Ｈ）量を
減らすために、窒素（Ｎ2）ガス中でアニールを行う。
次に、図４（ｂ）に示すように、イオン注入装置を用い
て水素化ボロン（Ｂ2Ｈx+ ）中のボロン（Ｂ）を１×１
０12／ｃｍ2のドーズ量でアモルファスシリコン１０３
に注入する。このボロン（Ｂ）はｎチャネル及びｐチャ
ネルのＴＦＴの閾値Ｖthを変え、ＣＭＯＳ回路の動作が
可能な値にするものである。次に、図４（ｃ）に示すよ
うに、エキシマレーザＥＬＡを用いてアモルファスシリ
コン１０３を瞬時溶融させ、ポリシリコン層１０４を成
長させる。次に、ポリシリコン層１０４をＣＤＥ（Chem
ical Dry Etching）法によりパターニングすることによ
り、図４（ｄ）に示すように、ｎ型ＴＦＴ用のポリシリ
コン層の島１０４ｎと、 ｐ型ＴＦＴ用のポリシリコン
層の島１０４ｐとを形成する。
リガラス基板１０１上に酸化シリコン膜１０２とアモル
ファスシリコン１０３をＣＶＤ法によって成膜する。続
いて、アモルファスシリコン１０３中の水素（Ｈ）量を
減らすために、窒素（Ｎ2）ガス中でアニールを行う。
次に、図４（ｂ）に示すように、イオン注入装置を用い
て水素化ボロン（Ｂ2Ｈx+ ）中のボロン（Ｂ）を１×１
０12／ｃｍ2のドーズ量でアモルファスシリコン１０３
に注入する。このボロン（Ｂ）はｎチャネル及びｐチャ
ネルのＴＦＴの閾値Ｖthを変え、ＣＭＯＳ回路の動作が
可能な値にするものである。次に、図４（ｃ）に示すよ
うに、エキシマレーザＥＬＡを用いてアモルファスシリ
コン１０３を瞬時溶融させ、ポリシリコン層１０４を成
長させる。次に、ポリシリコン層１０４をＣＤＥ（Chem
ical Dry Etching）法によりパターニングすることによ
り、図４（ｄ）に示すように、ｎ型ＴＦＴ用のポリシリ
コン層の島１０４ｎと、 ｐ型ＴＦＴ用のポリシリコン
層の島１０４ｐとを形成する。
【００２３】次に、図５（ａ）に示すように、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法を用いて全面にゲー
ト酸化膜１０５を堆積する。続いて、図５（ｂ）に示す
ように、スパッタリングによって全面に金属膜を形成し
た後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により金属膜
をパターニングすることによって、ゲート電極１０８
ｎ，１０８ｐを形成する。さらに、レジスト１０９を塗
布した後、ＰＥＰ（PhotoEngraving Process）でｎ型Ｔ
ＦＴの上部全体を被覆する。そして、水素化ボロン（Ｂ
2Ｈx+ ）中のボロン（Ｂ）を、例えば、ドーズ量５×１
０14／ｃｍ2、加速電圧８０ｋｅＶにて注入することに
より、ゲート電極１０８ｐをマスクとしてポリシリコン
層の島１０４ｐに高濃度でドーピングする。この結果、
ゲート電極１０８ｐの下部が活性層１４５としてその両
側に高濃度導電層が形成される。その後、レジスト１０
９をアッシング法により除去する。
（Chemical Vapor Deposition）法を用いて全面にゲー
ト酸化膜１０５を堆積する。続いて、図５（ｂ）に示す
ように、スパッタリングによって全面に金属膜を形成し
た後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により金属膜
をパターニングすることによって、ゲート電極１０８
ｎ，１０８ｐを形成する。さらに、レジスト１０９を塗
布した後、ＰＥＰ（PhotoEngraving Process）でｎ型Ｔ
ＦＴの上部全体を被覆する。そして、水素化ボロン（Ｂ
2Ｈx+ ）中のボロン（Ｂ）を、例えば、ドーズ量５×１
０14／ｃｍ2、加速電圧８０ｋｅＶにて注入することに
より、ゲート電極１０８ｐをマスクとしてポリシリコン
層の島１０４ｐに高濃度でドーピングする。この結果、
ゲート電極１０８ｐの下部が活性層１４５としてその両
側に高濃度導電層が形成される。その後、レジスト１０
９をアッシング法により除去する。
【００２４】次に、図５（ｃ）に示すように、水素化リ
ン（ＰＨx+）中のリン（Ｐ）を、例えば、ドーズ量２×
１０13／ｃｍ2、加速電圧８０ｋｅＶにて注入すること
により、ゲート電極１０８ｎをマスクとしてポリシリコ
ン層の島１０４ｎに低濃度でドーピングする。この結
果、ゲート電極１０８ｎの下部が活性層１４４としてそ
の両側に低濃度導電層１４１が形成される。
ン（ＰＨx+）中のリン（Ｐ）を、例えば、ドーズ量２×
１０13／ｃｍ2、加速電圧８０ｋｅＶにて注入すること
により、ゲート電極１０８ｎをマスクとしてポリシリコ
ン層の島１０４ｎに低濃度でドーピングする。この結
果、ゲート電極１０８ｎの下部が活性層１４４としてそ
の両側に低濃度導電層１４１が形成される。
【００２５】次に、図６（ａ）に示すように、再度レジ
ストを塗布し、ＰＥＰでｐ型ＴＦＴ領域上部全体、及び
ｎ型ＴＦＴ領域の一部を被覆する。その後、イオンドー
ピング法にて、水素化リン（ＰＨx+ ）中のリン（Ｐ）
を、例えば、ドーズ量５×１０14／ｃｍ2、加速電圧８
０ｋｅＶにて注入する。この場合、水素化リン（ＰＨx+
）としてホスフィン（ＰＨ3）ガスを使用する。その
後、レジストを剥離する。このとき、ｎチャネルの高濃
度導電層１４２，１４３とゲート電極下の活性層１４４
の間には低濃度のｎ型層１４１が形成される。この低濃
度層１４１はドレイン端近傍の電界を下げて、リーク電
流を下げ、ＴＦＴの劣化を防ぐ役目を持つ。その後、例
えば、窒素（Ｎ2）雰囲気中にて、６００℃で１時間ア
ニールを行う。これはイオンドーピング法により注入し
た不純物を活性化するためである。
ストを塗布し、ＰＥＰでｐ型ＴＦＴ領域上部全体、及び
ｎ型ＴＦＴ領域の一部を被覆する。その後、イオンドー
ピング法にて、水素化リン（ＰＨx+ ）中のリン（Ｐ）
を、例えば、ドーズ量５×１０14／ｃｍ2、加速電圧８
０ｋｅＶにて注入する。この場合、水素化リン（ＰＨx+
）としてホスフィン（ＰＨ3）ガスを使用する。その
後、レジストを剥離する。このとき、ｎチャネルの高濃
度導電層１４２，１４３とゲート電極下の活性層１４４
の間には低濃度のｎ型層１４１が形成される。この低濃
度層１４１はドレイン端近傍の電界を下げて、リーク電
流を下げ、ＴＦＴの劣化を防ぐ役目を持つ。その後、例
えば、窒素（Ｎ2）雰囲気中にて、６００℃で１時間ア
ニールを行う。これはイオンドーピング法により注入し
た不純物を活性化するためである。
【００２６】次に、図６（ｂ）に示すように、ＰＥＣＶ
Ｄ（プラズマエンハンストＣＶＤ）法により酸化膜（Ｓ
iＯ2）層を例えば４００ｎｍ成膜する。さらに、図６
（ｃ）に示すように、ＰＥＰ法にて、ソース及びドレイ
ンのコンタクト部の酸化膜に穴１１０ａを開ける。この
場合ソース及びドレインのコンタクト部以外をフォトレ
ジストで覆い、例えば、エッチング液として弗化アンモ
ニウム溶液を用いる。その後、フォトレジストを剥離液
にて除去した後、図６（ｄ）に示すように、コンタクト
ホールに金属膜を埋め込むことにより、信号線１１１を
形成する。この場合、スパッタリングによりＭｏ，Ａ
ｌ，Ｍｏの順に成膜する。その膜厚は５０ｎｍ，４００
ｎｍ，５０ｎｍである。その後、ＰＥＰ、エッチング工
程を経て配線を形成し、最終的に図７に示すようなＣＭ
ＯＳトランジスタが完成する。
Ｄ（プラズマエンハンストＣＶＤ）法により酸化膜（Ｓ
iＯ2）層を例えば４００ｎｍ成膜する。さらに、図６
（ｃ）に示すように、ＰＥＰ法にて、ソース及びドレイ
ンのコンタクト部の酸化膜に穴１１０ａを開ける。この
場合ソース及びドレインのコンタクト部以外をフォトレ
ジストで覆い、例えば、エッチング液として弗化アンモ
ニウム溶液を用いる。その後、フォトレジストを剥離液
にて除去した後、図６（ｄ）に示すように、コンタクト
ホールに金属膜を埋め込むことにより、信号線１１１を
形成する。この場合、スパッタリングによりＭｏ，Ａ
ｌ，Ｍｏの順に成膜する。その膜厚は５０ｎｍ，４００
ｎｍ，５０ｎｍである。その後、ＰＥＰ、エッチング工
程を経て配線を形成し、最終的に図７に示すようなＣＭ
ＯＳトランジスタが完成する。
【００２７】なお、上記実施形態では薄膜半導体装置と
してＣＭＯＳトランジスタを作成する場合について説明
したが、これと全く同様にしてＭＯＳトランジスタを作
成し得ることは言うまでもない。
してＣＭＯＳトランジスタを作成する場合について説明
したが、これと全く同様にしてＭＯＳトランジスタを作
成し得ることは言うまでもない。
【００２８】かくして、パーティクルの発生を抑制した
イオン注入装置を用いて、生産性を高め、かつ、スイッ
チング特性に優れた薄膜半導体装置を提供することがで
きる。
イオン注入装置を用いて、生産性を高め、かつ、スイッ
チング特性に優れた薄膜半導体装置を提供することがで
きる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、試料にイオン注入する際にパーティクル
の発生を抑制することのできるイオン注入装置を提供す
ることができる。
発明によれば、試料にイオン注入する際にパーティクル
の発生を抑制することのできるイオン注入装置を提供す
ることができる。
【００３０】また、もう一つの発明によれば、生産性を
高め、かつ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置
を提供することができる。
高め、かつ、スイッチング特性に優れた薄膜半導体装置
を提供することができる。
【図１】本発明に係るイオン注入装置の一実施形態の概
略構成図。
略構成図。
【図２】図１に示したイオン注入装置の主要部の概略構
成図。
成図。
【図３】図１に示したイオン注入装置の操作に応じて変
化するパーティクルの遷移図。
化するパーティクルの遷移図。
【図４】図１に示したイオン注入装置を用いて作成する
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図５】図１に示したイオン注入装置を用いて作成する
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図６】図１に示したイオン注入装置を用いて作成する
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
薄膜半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図７】図１に示したイオン注入装置を用いて作成する
薄膜半導体装置の完成品の断面図。
薄膜半導体装置の完成品の断面図。
１ イオン注入装置 ２ プラズマ室 ３ 高周波コイル ４ プラズマ電極 ５ａ 上部シャッター ５ｂ 下部シャッター ６ 処理室 ７ 引出し電極 ８ 抑制電極 ９ グランド電極 １２ ガラス基板 ２３ ターボポンプ ２４ ドライポンプ １０１ ガラス基板 １０２ 酸化シリコン膜 １０５ ゲート酸化膜 １０８ｐ，１０８ｎ ゲート電極 １１１ 信号線 １４１ 低濃度導電層 １４２，１４３ 高濃度導電層 １４４，１４５ 活性層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ｌ 21/336 Ｆターム(参考） 5C030 DD01 DE05 5C034 CC01 CC13 5F110 AA26 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 EE44 FF29 GG02 GG13 GG32 GG34 GG44 GG52 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL12 HL23 HM15 NN04 NN23 NN35 PP03 PP35 QQ11
Claims (6)
- 【請求項１】所定の物質をプラズマ中で励起してイオン
を発生させるプラズマ室と、イオンビームを試料に衝突
させて前記試料に前記イオンを注入する処理室とを有す
るイオン注入装置において、 前記プラズマ室及び処理室の少なくとも一方に、その外
部から空気、Ｈ2Ｏガス、Ｏ2ガス等の酸化性ガスを随時
導入することが可能なガス導入口を設けたことを特徴と
するイオン注入装置。 - 【請求項２】前記プラズマ室の内壁面を絶縁物で被覆し
たことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。 - 【請求項３】前記絶縁物はアルミニウムの耐食性酸化被
膜であることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入
装置。 - 【請求項４】前記プラズマ室と前記処理室とが、イオン
を引き出すための開口部を有するプラズマ電極で仕切ら
れていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入
装置。 - 【請求項５】前記開口部は、イオン数を１×１０11乃至
５×１０15／ｃｍ2の範囲で変化させることのできる開
口面積可変手段を備えたことを特徴とする請求項１に記
載のイオン注入装置。 - 【請求項６】請求項１に記載のイオン注入装置を用いて
作成された薄膜半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154944A JP2001332208A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | イオン注入装置及びこの装置を用いて作成された薄膜半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000154944A JP2001332208A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | イオン注入装置及びこの装置を用いて作成された薄膜半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332208A true JP2001332208A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18659961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000154944A Pending JP2001332208A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | イオン注入装置及びこの装置を用いて作成された薄膜半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001332208A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009145908A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Axcelis Technologies, Inc. | Control of particles on semiconductor wafers when implanting boron hydrides |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000154944A patent/JP2001332208A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009145908A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Axcelis Technologies, Inc. | Control of particles on semiconductor wafers when implanting boron hydrides |
| CN102047376A (zh) * | 2008-05-30 | 2011-05-04 | 艾克塞利斯科技公司 | 注入硼烷时在半导体基片上的粒子控制 |
| JP2011523764A (ja) * | 2008-05-30 | 2011-08-18 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | 水素化ホウ素を半導体ウェハに注入する場合の該半導体ウェハにおける粒子の制御 |
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