JP2002158183A - Ion irradiation method and ion irradiation device - Google Patents
Ion irradiation method and ion irradiation deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャネリングを低減することができるイオン
照射方法及びイオン照射装置を提供する。
【解決手段】 イオン照射におけるチャネリングを抑制
するため、イオン発生部から基板2に到達するまでのイ
オン入射行路に磁界を印加し、イオンの速度と前記磁界
の積に比例するローレンツ力により、イオンを基板面水
平方向に偏向させ、イオン注入することにより、イオン
注入分布を制御する。
(57) [Problem] To provide an ion irradiation method and an ion irradiation apparatus capable of reducing channeling. SOLUTION: In order to suppress channeling in ion irradiation, a magnetic field is applied to an ion incidence path from an ion generating part to a substrate 2, and ions are generated by Lorentz force proportional to the product of the velocity of the ions and the magnetic field. The ion implantation distribution is controlled by deflecting the substrate in the horizontal direction and implanting ions.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスに
おける、イオン注入における不純物のドーピングなどに
用いられるイオン照射方法及びイオン照射装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion irradiation method and an ion irradiation apparatus used for doping impurities during ion implantation in a semiconductor process.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置(デバイス)の製造工程にお
いて、半導体の電気特性の制御には、通常、イオン注入
を用いた不純物導入が施される。結晶性の半導体基板
に、その基板の結晶軸に沿ってイオンを注入すると、結
晶軸に沿って深くまでイオンが侵入する、チャネリング
と呼ばれる現象が生じる。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, impurities are usually introduced by ion implantation in order to control electric characteristics of a semiconductor. When ions are implanted into a crystalline semiconductor substrate along the crystal axis of the substrate, a phenomenon called channeling occurs in which the ions penetrate deeply along the crystal axis.
【0003】図4はかかる従来のチャネリング効果が存
在する場合の基板内の注入不純物分布を説明する図であ
る。FIG. 4 is a view for explaining the distribution of implanted impurities in a substrate when such a conventional channeling effect exists.
【0004】チャネリングによりイオンが侵入する深さ
は、イオンの入射角や基板の温度等に大きく依存し、制
御が困難なため、通常は、結晶基板表面を、イオンの入
射方向に対して7度程度傾け、チャネリングを避けてイ
オン注入が施される。The depth of penetration of ions by channeling largely depends on the angle of incidence of ions, the temperature of the substrate, and the like, and is difficult to control. The ion implantation is performed at an angle to avoid channeling.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、デバイス構
造の微細化、薄膜化の進展につれ、表面近傍の浅い領域
に選択的に不純物導入を施す必要が生じており、これを
実現するため、イオン入射エネルギーの低減の他、様々
な試みがなされている。その1つに、プラズマ中で注入
不純物をイオン化し、プラズマと基板の間に生じるシー
ス領域でイオンを加速して基板に注入する、いわゆる、
プラズマドーピング技術がある。このプラズマドーピン
グ技術では、数keV以下の低エネルギーイオンを、高
ドーズレートで注入できる利点があるが、イオンの加速
をシース電界で行うため、基板に垂直にイオンが注入
し、チャネリングが顕在化し、不純物分布の制御性を損
なう恐れがある。また、チャネリングは、イオンの入射
エネルギーの低下につれて顕著になる。As the device structure becomes finer and thinner, it becomes necessary to selectively introduce impurities into a shallow region near the surface. Various attempts have been made in addition to energy reduction. One of them is to ionize implanted impurities in plasma, accelerate ions in a sheath region generated between the plasma and the substrate, and implant the ions into the substrate.
There is a plasma doping technique. This plasma doping technique has the advantage that low-energy ions of several keV or less can be implanted at a high dose rate. However, since ions are accelerated by a sheath electric field, ions are implanted perpendicularly to the substrate, and channeling becomes apparent, and impurities are removed. Control of distribution may be impaired. Further, channeling becomes remarkable as the incident energy of ions decreases.
【0006】本発明は、上記状況に鑑みて、チャネリン
グを低減することができるイオン照射方法及びイオン照
射装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an ion irradiation method and an ion irradiation apparatus capable of reducing channeling.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕イオン照射方法において、イオン照射におけるチ
ャネリングを抑制するため、イオン発生部から基板に到
達するまでのイオン入射行路に磁界を印加し、イオンの
速度と前記磁界の積に比例するローレンツ力により、イ
オンを基板面水平方向に偏向させ、イオン注入すること
により、イオン注入分布を制御することを特徴とする。 〔2〕イオン照射装置において、イオン照射におけるチ
ャネリングを抑制するため、イオン発生部から基板に到
達するまでのイオン入射行路に磁界印加領域を設け、イ
オンの速度と前記磁界の積に比例するローレンツ力によ
り、イオンを基板面水平方向に偏向させ、イオン注入す
ることを特徴とする。 〔3〕イオン照射方法において、プラズマドーピングに
おけるチャネリングを抑制するため、磁石を用いて半導
体基板表面に磁界を発生させ、イオンの速度と前記磁界
の積に比例するローレンツ力により、イオンを基板面水
平方向に偏向させ、入射角をチャネリング臨界角以上に
してイオン注入することにより、イオン注入分布を制御
することを特徴とする。 〔4〕イオン照射装置において、プラズマドーピングに
おけるチャネリングを抑制するため、磁石を用いて半導
体基板表面に磁界を発生させ、イオンの速度と前記磁界
の積に比例するローレンツ力により、イオンを基板面水
平方向に偏向させ、入射角をチャネリング臨界角以上に
してイオン注入することを特徴とする。According to the present invention, in order to achieve the above object, [1] In the ion irradiation method, in order to suppress channeling in the ion irradiation, the ion irradiation from the ion generating portion to the substrate reaches the substrate. A magnetic field is applied to the path, the ions are deflected in the horizontal direction of the substrate surface by Lorentz force proportional to the product of the velocity of the ions and the magnetic field, and the ion implantation distribution is controlled by ion implantation. [2] In the ion irradiation apparatus, in order to suppress channeling in ion irradiation, a magnetic field application region is provided in an ion incident path from the ion generating section to the substrate, and a Lorentz force proportional to the product of the ion velocity and the magnetic field Thereby, ions are deflected in the horizontal direction of the substrate surface and are implanted. [3] In the ion irradiation method, in order to suppress channeling in plasma doping, a magnetic field is generated on the surface of the semiconductor substrate using a magnet, and the ions are leveled on the substrate surface by Lorentz force proportional to the product of the ion velocity and the magnetic field. The ion implantation distribution is controlled by deflecting in the direction and performing ion implantation with the incident angle being equal to or greater than the channeling critical angle. [4] In the ion irradiation apparatus, in order to suppress channeling in plasma doping, a magnetic field is generated on the surface of the semiconductor substrate using a magnet, and the ions are leveled by the Lorentz force proportional to the product of the velocity of the ions and the magnetic field. The ion implantation is performed in such a manner that the light is deflected in the direction and the incident angle is set to be equal to or more than the channeling critical angle.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
【0009】本発明のイオンビーム照射装置は、半導体
基板に注入されるイオンの入射角を、イオンの入射行路
に印加した磁界により制御する手段を有する。The ion beam irradiation apparatus of the present invention has means for controlling the angle of incidence of ions to be implanted into a semiconductor substrate by a magnetic field applied to the path of incidence of ions.
【0010】また、本発明の半導体デバイスの製造方法
は、上記イオンビーム照射装置を使用して、半導体基板
内におけるイオンのチャネリングを抑制することによ
り、半導体基板支持台付近に取り付けた磁石によりイオ
ンビームの入射方向を偏向させ、イオン入射角をチャネ
リング臨界角よりも大きくし、基板内におけるイオンの
チャネリングを抑制することにより、不純物濃度分布を
制御する。Further, according to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, by using the above-described ion beam irradiation apparatus to suppress channeling of ions in a semiconductor substrate, an ion beam is provided by a magnet attached near a semiconductor substrate support. Is deflected, the ion incident angle is made larger than the critical channeling angle, and the channeling of ions in the substrate is suppressed, thereby controlling the impurity concentration distribution.
【0011】図1は本発明の実施例を示すイオンビーム
照射装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an ion beam irradiation apparatus showing an embodiment of the present invention.
【0012】この図において、1は入射イオン、2は基
板(試料)、3は基板支持台、4は永久磁石、5は磁束
線である。In this figure, 1 is an incident ion, 2 is a substrate (sample), 3 is a substrate support, 4 is a permanent magnet, and 5 is a magnetic flux line.
【0013】この図に示すように、基板2を支持する基
板支持台3付近に永久磁石4を設置し、磁束線5を生成
させる。つまり、イオン1の入射行路に磁界印加領域を
設けるようにしている。As shown in FIG. 1, a permanent magnet 4 is installed near a substrate support 3 for supporting a substrate 2 to generate magnetic flux lines 5. That is, the magnetic field application region is provided on the incident path of the ions 1.
【0014】図2は本発明の実施例を示す磁界によるイ
オンの偏向を説明する図(図1のA方向からみた部分拡
大断面図)であり、試料表面近傍の磁束線、入射イオン
軌跡を示している。FIG. 2 is a diagram (partially enlarged sectional view as viewed from the direction A in FIG. 1) illustrating the deflection of ions by a magnetic field according to an embodiment of the present invention, showing magnetic flux lines and incident ion trajectories near the sample surface. ing.
【0015】この図において、11は偏向前の入射イオ
ン、12は磁束線、13は偏向後の入射イオン、14は
基板である。In FIG. 1, reference numeral 11 denotes incident ions before deflection, 12 denotes magnetic flux lines, 13 denotes incident ions after deflection, and 14 denotes a substrate.
【0016】この図に示すように、イオンの速度と磁界
の積に比例するローレンツ力により、イオンを基板面水
平方向に偏向させ、入射角をチャネリング臨界角以上に
してイオン注入する。その際、磁石を機械的に移動さ
せ、または磁極を反転させることにより、磁界を時間的
に変化させると、チャネリング抑制の効果が基板面上で
均一となる。As shown in this figure, ions are deflected in the horizontal direction of the substrate surface by Lorentz force proportional to the product of the velocity of the ions and the magnetic field, and the ions are implanted at an incident angle equal to or greater than the channeling critical angle. At this time, if the magnetic field is changed with time by mechanically moving the magnet or reversing the magnetic pole, the effect of suppressing channeling becomes uniform on the substrate surface.
【0017】これにより、図3に模式的に示すように、
チャネリングの無い、ガウス分布に近い不純物分が得ら
れる。As a result, as schematically shown in FIG.
Impurities close to Gaussian distribution without channeling can be obtained.
【0018】次世代情報通信・マルチメディア応用機器
は、小型高速高密度化していくものと予測され、これに
伴い、この機器に使用される半導体デバイスの高品質短
納期安定供給が命題になっている。本発明により、この
半導体デバイスの製造工程の設計を、原理的にも極力明
解な方法で実現することが出来るため、次世代の情報通
信・マルチメディア応用産業を支える基盤技術の一つを
提供することができる。The next-generation information communication / multimedia application equipment is expected to be compact, high-speed, and high-density, and accordingly, high-quality, short-term, and stable supply of semiconductor devices used in this equipment has become a proposition. I have. According to the present invention, the design of the manufacturing process of this semiconductor device can be realized by a method that is as clear as possible in principle, so that one of the basic technologies supporting the next-generation information communication and multimedia application industry is provided. be able to.
【0019】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、半導体デ
バイスの製造工程において、半導体の電気特性の制御の
ための不純物導入におけるプラズマドーピング、微細加
工のためのイオンアシストエッチング等において、イオ
ン照射が施される。結晶性の半導体基板に、基板の結晶
軸に沿ってイオンを注入するとチャネリングが生じ、チ
ャネリングにより侵入する深さは、イオンの入射角や基
板の温度等に大きく依存し、制御が困難であったが、本
発明によれば、イオン照射におけるチャネリングを抑制
することが可能になる。As described in detail above, in the manufacturing process of a semiconductor device, ion irradiation is performed in plasma doping for introducing impurities for controlling electric characteristics of a semiconductor, ion assisted etching for fine processing, and the like. Will be applied. When ions are implanted into a crystalline semiconductor substrate along the crystal axis of the substrate, channeling occurs, and the depth of penetration due to the channeling greatly depends on the incident angle of the ions, the temperature of the substrate, and the like, and is difficult to control. However, according to the present invention, channeling in ion irradiation can be suppressed.
【図1】本発明の実施例を示すイオンビーム照射装置の
模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an ion beam irradiation apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例を示す磁界によるイオンの偏向
を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating deflection of ions by a magnetic field according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例を示すチャネリングの抑制によ
り得られる基板内の注入不純物分布を説明する図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating an implanted impurity distribution in a substrate obtained by suppressing channeling according to an embodiment of the present invention.
【図4】従来のチャネリング効果が存在する場合の基板
内の注入不純物分布を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a distribution of implanted impurities in a substrate when a conventional channeling effect exists.
1 入射イオン 2,14 基板(試料) 3 基板支持台 4 磁石 5,12 磁束線 11 偏向前の入射イオン 13 偏向後の入射イオン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Incident ion 2, 14 Substrate (sample) 3 Substrate support 4 Magnet 5, 12 Magnetic flux line 11 Incident ion before deflection 13 Incident ion after deflection
Claims (4)
するため、イオン発生部から基板に到達するまでのイオ
ン入射行路に磁界を印加し、イオンの速度と前記磁界の
積に比例するローレンツ力により、イオンを基板面水平
方向に偏向させ、イオン注入することにより、イオン注
入分布を制御することを特徴とするイオン照射方法。In order to suppress channeling in ion irradiation, a magnetic field is applied to an ion incidence path from an ion generating section to a substrate, and ions are generated by Lorentz force proportional to a product of the velocity of the ion and the magnetic field. An ion irradiation method characterized by controlling the ion implantation distribution by deflecting in the horizontal direction of the substrate surface and implanting ions.
するため、イオン発生部から基板に到達するまでのイオ
ン入射行路に磁界印加領域を設け、イオンの速度と前記
磁界の積に比例するローレンツ力により、イオンを基板
面水平方向に偏向させ、イオン注入する手段を具備する
ことを特徴とするイオン照射装置。2. A magnetic field application region is provided in an ion incident path from an ion generating section to a substrate to suppress channeling in ion irradiation, and a Lorentz force proportional to a product of the velocity of the ion and the magnetic field is used. An ion irradiation device comprising means for deflecting the substrate in a horizontal direction of the substrate surface and implanting ions.
グを抑制するため、磁石を用いて半導体基板表面に磁界
を発生させ、イオンの速度と前記磁界の積に比例するロ
ーレンツ力により、イオンを基板面水平方向に偏向さ
せ、入射角をチャネリング臨界角以上にしてイオン注入
することにより、イオン注入分布を制御することを特徴
とするイオン照射方法。3. In order to suppress channeling in plasma doping, a magnetic field is generated on the surface of the semiconductor substrate using a magnet, and ions are deflected in the horizontal direction of the substrate surface by Lorentz force proportional to the product of the ion velocity and the magnetic field. An ion irradiation method characterized by controlling the ion implantation distribution by performing ion implantation at an incident angle equal to or greater than a channeling critical angle.
グを抑制するため、磁石を用いて半導体基板表面に磁界
を発生させ、イオンの速度と前記磁界の積に比例するロ
ーレンツ力により、イオンを基板面水平方向に偏向さ
せ、入射角をチャネリング臨界角以上にしてイオン注入
する手段を具備することを特徴とするイオン照射装置。4. In order to suppress channeling in plasma doping, a magnetic field is generated on the surface of the semiconductor substrate using a magnet, and ions are deflected in the horizontal direction of the substrate surface by Lorentz force proportional to the product of the velocity of the ion and the magnetic field. An ion irradiating apparatus, comprising: means for performing ion implantation with the incident angle being equal to or greater than the channeling critical angle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350501A JP2002158183A (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Ion irradiation method and ion irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350501A JP2002158183A (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Ion irradiation method and ion irradiation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158183A true JP2002158183A (en) | 2002-05-31 |
Family
ID=18823717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000350501A Withdrawn JP2002158183A (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Ion irradiation method and ion irradiation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2000
- 2000-11-17 JP JP2000350501A patent/JP2002158183A/en not_active Withdrawn
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