JP2005149944A - Ion injection device and method for fabricating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン注入装置及び半導体装置の製造方法に係わり、特に、被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うイオン注入装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an ion implantation apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, an ion implantation apparatus that performs ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed by measuring a plane orientation for each substrate to be processed. And a method of manufacturing a semiconductor device.
以下、従来のイオン注入装置を用いてイオン注入する方法について説明する。
まず、イオン源において不純物ガスをイオン化し、このイオン化された不純物を引出し電極により引き出す。引き出された不純物イオンは、分析電磁石などを用いた質量分析器に引き込まれ、質量分析器においてシリコンウェーハに打ち込む不純物イオンを抽出する。尚、上記質量分析器は、通常、イオン源では例えば49BF2 +、11B+、10B+のような複数種類のイオンが発生するので、これらのイオンのうちウェーハに打ち込むイオン(例えば11B+)を質量の違いを利用して分離するためのものである。また、質量分析器は曲線状に曲げられたAl製の分析管を有している。
Hereinafter, a method for ion implantation using a conventional ion implantation apparatus will be described.
First, an impurity gas is ionized in an ion source, and the ionized impurity is extracted by an extraction electrode. The extracted impurity ions are drawn into a mass analyzer using an analysis electromagnet or the like, and the impurity ions to be implanted into the silicon wafer are extracted in the mass analyzer. Incidentally, the mass analyzer, typically an ion source in the example 49 BF 2 +, 11 B +, 10 since B + multiple types of ions, such as occurs, ions implanted in the wafer of these ions (e.g., 11 B + ) is separated using the difference in mass. Further, the mass spectrometer has an Al analysis tube bent in a curved shape.
次いで、抽出された不純物イオンは加速管で加速される。そして、所定の加速電圧に加速された不純物イオンはレンズによって所望のビーム形状にされる。そして、スキャナ部によってウェーハ面内均一性の良いイオンビームが形成され、このイオンビームがウェーハ処理室内に流れ、このウェーハ処理室内の載置台に載置された被処理体であるウェーハに打ち込まれる。 Next, the extracted impurity ions are accelerated by an acceleration tube. The impurity ions accelerated to a predetermined acceleration voltage are formed into a desired beam shape by the lens. Then, an ion beam with good uniformity in the wafer surface is formed by the scanner unit, and this ion beam flows into the wafer processing chamber and is driven into a wafer which is an object to be processed mounted on a mounting table in the wafer processing chamber.
ところで、シリコンウェーハのような単結晶にイオン注入を行う場合、ウェーハ表面の結晶方位が予定していた方位と違うと適切な深さで所望の不純物濃度が得られなくなることがある。これはチャネリングにより生じることが広く知られており、単結晶のシリコンウェーハにイオン注入する場合には不可避の問題である。
しかしながら、イオン注入時に一定のチャネリングが生じても、そのチャネリングという現象を制御できればチャネリングの影響を少なくすることが可能である。
By the way, when ion implantation is performed on a single crystal such as a silicon wafer, a desired impurity concentration may not be obtained at an appropriate depth if the crystal orientation of the wafer surface is different from the intended orientation. This is widely known to be caused by channeling, and is an inevitable problem when ions are implanted into a single crystal silicon wafer.
However, even if constant channeling occurs during ion implantation, the influence of channeling can be reduced if the phenomenon of channeling can be controlled.
上記のチャネリングを制御する方法としては例えば次のようなものがある。
ウェーハが所定の面方位によって作製されている場合、例えばウェーハ表面に対して90°から7°傾けた方向からイオン注入することにより、チャネリングの効果を常に一定にしてチャネリングによる影響を抑制することが可能である。
As a method for controlling the above-mentioned channeling, for example, there are the following methods.
When the wafer is manufactured with a predetermined plane orientation, for example, by implanting ions from a direction inclined by 90 ° to 7 ° with respect to the wafer surface, the channeling effect can be kept constant and the influence of channeling can be suppressed. Is possible.
しかし、ウェーハの結晶方位は完全に正確な精度で製造されているわけではなく、通常、ウェーハの結晶方位は±1°程度の範囲で分布するように製造されている。このようなウェーハの結晶方位のばらつきによってウェーハ毎にチャネリングの効果もばらつくことがある。また、イオン注入装置におけるウェーハの保持部によるウェーハの設置誤差によってもチャネリングの効果がばらつくことがある。 However, the crystal orientation of the wafer is not manufactured with complete accuracy, and normally, the crystal orientation of the wafer is manufactured so as to be distributed in a range of about ± 1 °. Channeling effects may vary from wafer to wafer due to such variations in crystal orientation of the wafer. In addition, the effect of channeling may vary depending on the wafer placement error caused by the wafer holder in the ion implantation apparatus.
上述したようなチャネリングの効果のばらつきによって適切な深さで所望の不純物濃度が得られなくなることを防止する方法として、ラザフォード後方散乱等を用いてウェーハの面方位を測定してイオンビーム方向をコントロールすることが提案されている(特表2003−511845号公報参照)。
しかし、上記のラザフォード後方散乱を用いるには、ウェーハに何らかの元素を打ち込む必要があるため、製品ウェーハ毎に面方位を測定することはできない。従って、製品ウェーハ毎にイオンビームの方向をコントロールすることは不可能である。
As a method to prevent the desired impurity concentration from being obtained at an appropriate depth due to variations in the effects of channeling as described above, the ion beam direction is controlled by measuring the surface orientation of the wafer using Rutherford backscattering etc. It has been proposed to do so (see Japanese translations of PCT publication No. 2003-511845).
However, in order to use the Rutherford backscattering described above, it is necessary to implant some element into the wafer, so the plane orientation cannot be measured for each product wafer. Therefore, it is impossible to control the direction of the ion beam for each product wafer.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うイオン注入装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and its purpose is to measure the surface orientation for each substrate to be processed, and to perform ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed. An object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus and a semiconductor device manufacturing method.
上記課題を解決するため、本発明に係るイオン注入装置は、被処理基板に不純物イオンを注入するイオン注入装置において、
前記被処理基板の面方位をX線によって測定する機構と、
前記機構によって測定された前記被処理基板の面方位を基にアライメントを行う機構と、
を具備する。
In order to solve the above problems, an ion implantation apparatus according to the present invention is an ion implantation apparatus for implanting impurity ions into a substrate to be processed.
A mechanism for measuring the surface orientation of the substrate to be processed by X-rays;
A mechanism for performing alignment based on the plane orientation of the substrate to be processed measured by the mechanism;
It comprises.
上記イオン注入装置によれば、被処理基板の面方位をX線によって測定し、この測定結果を基に被処理基板のアライメントを行うことができる。このため、被処理基板の面方位のずれを抑制し、チャネリングの効果をほぼ一定にして不純物イオンの注入を行うことが可能となる。つまり、被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うことが可能となる。 According to the ion implantation apparatus, the surface orientation of the substrate to be processed can be measured by X-rays, and the substrate to be processed can be aligned based on the measurement result. For this reason, it is possible to implant the impurity ions while suppressing the deviation of the surface orientation of the substrate to be processed and making the channeling effect substantially constant. In other words, by measuring the surface orientation for each substrate to be processed, it is possible to perform ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed.
本発明に係るイオン注入装置は、被処理基板に不純物イオンを注入するイオン注入装置において、
前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台を動かすゴニオメータと、
前記保持台に保持された前記被処理基板にX線を照射するX線照射機構と、
前記X線照射機構によって照射されたX線が前記被処理基板で反射する反射X線を検出するX線検出部と、
を具備する。
An ion implantation apparatus according to the present invention is an ion implantation apparatus for implanting impurity ions into a substrate to be processed.
A holding table for holding the substrate to be processed;
A goniometer that moves the holding table;
An X-ray irradiation mechanism for irradiating the substrate to be processed held on the holding table with X-rays;
An X-ray detector that detects reflected X-rays reflected by the substrate to be processed by the X-rays irradiated by the X-ray irradiation mechanism;
It comprises.
上記イオン注入装置によれば、被処理基板を保持台に保持した後に、X線照射機構によって被処理基板にX線を照射し、該被処理基板で反射したX線をX線検出部で検出することにより該被処理基板の面方位を測定し、これをゴニオメータで保持台を動かしながら行うことで被処理基板のアライメントを行い、その後、被処理基板にイオン注入を行うものである。このため、被処理基板間でのチャネリングの効果のばらつきを抑えることができ、チャネリングの効果をほぼ一定にして不純物イオンの注入を行うことが可能となる。つまり、被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うことが可能となる。 According to the ion implantation apparatus, after the substrate to be processed is held on the holding table, the substrate to be processed is irradiated with X-rays by the X-ray irradiation mechanism, and the X-ray reflected by the substrate to be processed is detected by the X-ray detection unit. Thus, the surface orientation of the substrate to be processed is measured, and this is performed while moving the holding table with a goniometer to align the substrate to be processed, and then ion implantation is performed on the substrate to be processed. For this reason, variation in channeling effect between substrates to be processed can be suppressed, and it is possible to implant impurity ions with the channeling effect substantially constant. In other words, by measuring the surface orientation for each substrate to be processed, it is possible to perform ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed.
また、本発明に係るイオン注入装置において、前記X線照射機構は、X線を発射するX線管と、前記X線管から発射されたX線を通すスリットと、を具備するものであっても良い。
また、本発明に係るイオン注入装置においては、不純物ガスをイオン化するイオン源と、前記イオン源によってイオン化された不純物のうち前記被処理基板に打ち込む不純物イオンを抽出する質量分析器と、前記質量分析器によって抽出された不純物イオンを加速させる加速管と、前記加速管によって加速された不純物イオンを所望のビーム形状に成形するレンズとをさらに具備することが好ましい。
In the ion implantation apparatus according to the present invention, the X-ray irradiation mechanism includes an X-ray tube that emits X-rays, and a slit that passes X-rays emitted from the X-ray tube. Also good.
In the ion implantation apparatus according to the present invention, an ion source for ionizing an impurity gas, a mass analyzer for extracting impurity ions to be implanted into the substrate to be processed among impurities ionized by the ion source, and the mass analysis It is preferable to further include an accelerating tube for accelerating the impurity ions extracted by the vessel and a lens for shaping the impurity ions accelerated by the accelerating tube into a desired beam shape.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、X線によって被処理基板の面方位を測定し、前記測定の結果を基に前記被処理基板をアライメントした後に、前記被処理基板に不純物イオンを注入する工程を具備する。このように被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うことが可能となる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the surface orientation of the substrate to be processed is measured by X-rays, and after aligning the substrate to be processed based on the measurement result, impurity ions are implanted into the substrate to be processed. Process. By measuring the plane orientation for each substrate to be processed in this way, it becomes possible to perform ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、被処理基板をゴニオメータ付き保持台に保持し、前記被処理基板にX線を照射し、該X線を前記被処理基板で反射させ、該反射したX線をX線検出部で検出することにより、前記被処理基板の面方位を測定し、該測定の結果を基に前記保持台を前記ゴニオメータによって動かして前記被処理基板をアライメントした後に、前記被処理基板に不純物イオンを注入する工程を具備する。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a substrate to be processed is held on a holding table with a goniometer, the substrate to be processed is irradiated with X-rays, the X-rays are reflected by the substrate to be processed, and the reflected X A line is detected by an X-ray detection unit to measure the surface orientation of the substrate to be processed, and the substrate is aligned by moving the holding table with the goniometer based on the measurement result. A step of implanting impurity ions into the processing substrate.
上記半導体装置の製造方法によれば、被処理基板を保持台に保持した後に、被処理基板の面方位をX線により測定し、この測定結果を基に被処理基板をアライメントしてイオン注入を行っている。このため、チャネリングの効果をほぼ一定にして不純物イオンの注入を行うことが可能となる。つまり、被処理基板毎に面方位を測定することにより、被処理基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うことが可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device, after the substrate to be processed is held on the holding table, the surface orientation of the substrate to be processed is measured by X-rays, and the substrate to be processed is aligned based on the measurement result to perform ion implantation. Is going. For this reason, it is possible to implant impurity ions with the channeling effect substantially constant. In other words, by measuring the surface orientation for each substrate to be processed, it is possible to perform ion implantation while controlling the influence of channeling for each substrate to be processed.
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記被処理基板の面方位を測定する際は、前記被処理基板の複数箇所で面方位を測定し、前記複数箇所の測定の結果を基に前記被処理基板をアライメントすることも可能である。これにより、より精度良く面方位を測定することが可能となり、アライメントの精度もより向上させることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when measuring the surface orientation of the substrate to be processed, the surface orientation is measured at a plurality of locations on the substrate to be processed, and the results of the measurement at the plurality of locations are used. It is also possible to align the substrate to be processed. Thereby, it becomes possible to measure the surface orientation with higher accuracy, and the alignment accuracy can be further improved.
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記被処理基板に不純物イオンを注入する工程は、シリコン基板にチャネルドープのイオン注入を行う工程であっても良い。チャネルドープのイオン注入はデバイス特性を決める上で重要なイオン注入工程であるから、この工程においてチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入することにより、デバイス特性のばらつきを効果的に小さくすることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of implanting impurity ions into the substrate to be processed may be a step of implanting channel dope ions into a silicon substrate. Since channel-doped ion implantation is an important ion implantation process for determining device characteristics, by performing ion implantation while controlling the influence of channeling in this process, variations in device characteristics can be effectively reduced. .
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板をゴニオメータ付き保持台に保持し、前記半導体基板にX線を照射し、該X線を前記半導体基板で反射させ、該反射したX線をX線検出部で検出することにより、前記半導体基板の面方位を測定し、該測定の結果を基に前記保持台を前記ゴニオメータによって動かして前記半導体基板をアライメントする工程と、
前記半導体基板に、前記シリコン膜及び前記ゲート絶縁膜を介してチャネルドープの不純物イオンを注入する工程と、
を具備する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate,
By holding the semiconductor substrate on a holding table with a goniometer, irradiating the semiconductor substrate with X-rays, reflecting the X-rays with the semiconductor substrate, and detecting the reflected X-rays with an X-ray detector, Measuring the surface orientation of the semiconductor substrate, and aligning the semiconductor substrate by moving the holding table with the goniometer based on the measurement results;
Implanting channel-doped impurity ions into the semiconductor substrate through the silicon film and the gate insulating film;
It comprises.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるイオン注入装置を示す構成図である。このイオン注入装置は、被処理基板であるシリコンウェーハの結晶方位をX線によって測定する機構を備え、シリコンウェーハ毎に結晶方位を測定し、その測定結果に基づいてシリコンウェーハのアライメントを行ってイオン注入するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an ion implantation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This ion implantation apparatus has a mechanism for measuring the crystal orientation of a silicon wafer, which is a substrate to be processed, by X-rays, measures the crystal orientation for each silicon wafer, performs alignment of the silicon wafer based on the measurement result, and performs ionization. To be injected.
図1に示すイオン注入装置は、被処理基板であるシリコンウェーハ2にイオン注入するイオン注入機構と、シリコンウェーハ2の面方位をX線によって測定する面方位測定機構と、を備えている。イオン注入機構は、イオン源7、引出し電極(図示せず)、質量分析器8、ビームライン部13、処理室12及びゴニオメータ付きウェーハ保持台(プラテン)1を有している。
The ion implantation apparatus shown in FIG. 1 includes an ion implantation mechanism that implants ions into a
イオン源7は不純物ガスをイオン化するものである。また、引出し電極はイオン化された不純物を引き出して質量分析器8に引き込むものである。また、質量分析器8は、シリコンウェーハに打ち込む不純物イオンを抽出するものであって、曲線状に曲げられたAl製の分析管(図示せず)を有している。また、ビームライン部13は加速管9、レンズ10及びスキャン電極11を有している。
The
加速管9は質量分析器8で抽出された不純物イオンを加速するものである。また、レンズ10及びスキャン電極11は、不純物イオンを所望のビーム形状に成形し、ウェーハ面内均一性の良いイオンビームに形成するものである。
ビームライン部13には処理室12が連結されており、この処理室12内にはゴニオメータ付きプラテン1が配置されている。このプラテン1は、シリコンウェーハを保持するものであり、ゴニオメータによって精度良く動かすことができるようになっている。
The acceleration tube 9 accelerates impurity ions extracted by the
A
面方位測定機構は、X線源(X線照射機構)3及びX線検出部であるシンチュレーションカウンター6を有している。X線源3は、X線を照射するものであって、X線管3a及びスリット3bを有している。シンチュレーションカウンター6は、X線源から照射されたX線がシリコンウェーハの表面で反射した反射X線を検出するものである。
The plane orientation measuring mechanism includes an X-ray source (X-ray irradiation mechanism) 3 and a scintillation counter 6 that is an X-ray detector. The
次に、上記イオン注入装置を用いてイオン注入する方法について説明する。
まず、ゴニオメータ付きプラテン1にシリコンウェーハを保持する。このシリコンウェーハ2は所定の面方位を有するものであるが、その面方位は±1°程度の範囲で分布するように製造されている。つまり、シリコンウェーハ間には±1°程度の面方位のばらつきが存在する。
Next, a method for ion implantation using the ion implantation apparatus will be described.
First, a silicon wafer is held on the platen 1 with a goniometer. The
この後、シリコンウェーハ2の面方位を以下の方法で測定する。
X線源3からX線をシリコンウェーハ2の表面に照射する。この際、X線管3aから入射X線4はスリット3bを通りシリコンウェーハ2の表面で反射し、反射X線5としてX線検出部であるシンチュレーションカウンター6に入る。ここでのX線の反射は、ブラッグの法則で反射角θがあらかじめわかっているので、その反射角に対応した位置にシンチュレーションカウンター6を配置しておく。つまり、シリコンウェーハ2が所定の面方位(誤差の無い面方位)を有する場合は、反射X線5が予定した通りにシンチュレーションカウンター6に入り、シリコンウェーハ2はそのままの位置でイオン注入されれば、チャネリングの効果を一定に制御できるような位置に、シンチュレーションカウンター6が配置されているわけである。従って、シリコンウェーハ2が所望の面方位を有する場合は、それが反射X線5によって確認され、シリコンウェーハ2はそのままの状態でイオン注入の工程に進むことになる。
Thereafter, the plane orientation of the
The surface of the
しかし、シリコンウェーハ2の面方位にばらつきがあった場合は、シリコンウェーハ2が乗せられたプラテン1をそのばらつきが±1°の範囲でゴニオメータによって動かし、その際に反射X線5をシンチュレーションカウンター6で検出する。そして、シンチュレーションカウンター6に予定した通りの反射X線5が検出されたところで、プラテン1を動かすのを停止する。これにより、チャネリングの効果を一定に制御できるような位置にシリコンウェーハ2が再びアライメントされる。
However, if there is a variation in the surface orientation of the
次に、イオン源7において不純物ガスをイオン化し、このイオン化された不純物を引出し電極により引き出す。引き出された不純物イオンは、分析電磁石などを用いた質量分析器8に引き込まれ、質量分析器8においてシリコンウェーハ2に打ち込む不純物イオンを抽出する。尚、上記質量分析器8は、通常、イオン源では例えば49BF2 +、11B+、10B+のような複数種類のイオンが発生するので、これらのイオンのうちウェーハに打ち込むイオン(例えば11B+)を質量の違いを利用して分離するためのものである。
Next, the impurity gas is ionized in the
次いで、抽出された不純物イオンは加速管9で加速される。そして、所定の加速電圧に加速された不純物イオンはレンズ10によって所望のビーム形状にされる。そして、スキャン電極11によってウェーハ面内均一性の良いイオンビームが形成され、このイオンビームが処理室12内に流れ、この処理室内のプラテン1に載置された被処理体であるシリコンウェーハ2に打ち込まれる。
Next, the extracted impurity ions are accelerated by the acceleration tube 9. The impurity ions accelerated to a predetermined acceleration voltage are formed into a desired beam shape by the
尚、上記実施の形態1では、X線によるシリコンウェーハ2の面方位の測定をシリコンウェーハ上の1点で行っているが、シリコンウェーハ上の複数の点で面方位の測定を行うことも可能である。この場合は、これら複数の測定結果の平均値をとり、この平均値を基にシリコンウェーハを再度アライメントする。これにより、チャネリングの効果による面内ばらつきを抑制することができる。
In the first embodiment, the surface orientation of the
上記実施の形態1によれば、シリコンウェーハ2をプラテン1に保持した後に、X線によるシリコンウェーハ2の面方位を測定し、この測定結果を基にシリコンウェーハ2を再度アライメントしてイオン注入を行っている。このため、ウェーハ間でのチャネリングの効果のばらつきを抑えることができ、チャネリングの効果をほぼ一定にして不純物イオンの注入を行うことが可能となる。つまり、シリコンウェーハ毎に面方位を測定することにより、シリコンウェーハ毎にチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入を行うことが可能となる。従って、イオン注入に起因するウェーハ間でのデバイス特性のばらつきを小さくすることができる。
According to the first embodiment, after the
また、本実施の形態では、シリコンウェーハ2の面方位を測定して再度アライメントしているため、プラテン1によるシリコンウェーハ2の設置誤差に起因するチャネリングの効果のばらつきも抑えることができる。
Further, in this embodiment, since the plane orientation of the
(実施の形態2)
図2(A)〜(D)は、本発明の実施の形態2による半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置の製造方法は、実施の形態1によるイオン注入装置を用いてイオン注入する工程を含むものである。
(Embodiment 2)
2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. This method of manufacturing a semiconductor device includes a step of ion implantation using the ion implantation apparatus according to the first embodiment.
まず、図2(A)に示すように、シリコン基板(シリコンウェーハ)2にLOCOS素子分離膜15を形成し、このLOCOS素子分離膜15の相互間のシリコン基板上に熱酸化法により厚さ15nm程度のゲート酸化膜16を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a LOCOS
次いで、シリコン基板2を図1に示すイオン注入装置のゴニオメータ付プラテン1に設置して保持させる。
次に、シリコン基板2の面方位を以下の方法で測定し、この測定の結果を基にプラテン1をゴニオメータによって動かしてシリコン基板2をアライメントする。
Next, the
Next, the plane orientation of the
X線源3からX線をシリコン基板2の表面に照射する。この際、X線管3aから入射X線4はスリット3bを通りシリコン基板2の表面で反射し、反射X線5としてX線検出部であるシンチュレーションカウンター6に入る。ここでのX線の反射は、ブラッグの法則で反射角θがあらかじめわかっているので、その反射角に対応した位置にシンチュレーションカウンター6を配置しておく。
The surface of the
ここで、シリコン基板2の面方位にばらつきがある場合、シリコン基板2が乗せられたプラテン1をゴニオメータによって動かし、その際に反射X線5をシンチュレーションカウンター6で検出する。そして、シンチュレーションカウンター6に予定した通りの反射X線5が検出されたところで、プラテン1を動かすのを停止する。これにより、チャネリングの効果を一定に制御できるような位置にシリコンウェーハ2が再びアライメントされる。
Here, when the surface orientation of the
この後、図2(B)に示すように、シリコン基板2にチャネルドープのイオン注入を以下の方法で行う。
図1に示すイオン源7において不純物ガスをイオン化し、このイオン化された不純物を引出し電極により引き出す。引き出された不純物イオンは、分析電磁石などを用いた質量分析器8に引き込まれ、質量分析器8においてシリコン基板2に打ち込む不純物イオンを抽出する。
After that, as shown in FIG. 2B, channel dope ion implantation is performed on the
In the
次いで、抽出された不純物イオンは加速管9で加速される。そして、所定の加速電圧に加速された不純物イオンはレンズ10によって所望のビーム形状にされる。そして、スキャン電極11によってウェーハ面内均一性の良いイオンビームが形成され、このイオンビームが処理室12内に流れ、この処理室内のプラテン1に載置されたシリコン基板2に打ち込まれる。この際のイオン注入条件は、例えば加速エネルギーが120KeV、ドーズ量が3.5×1012cm−2の条件を用いる。このようにしてシリコン基板2にはチャネルドープ層18が形成される。
Next, the extracted impurity ions are accelerated by the acceleration tube 9. The impurity ions accelerated to a predetermined acceleration voltage are formed into a desired beam shape by the
この後、図2(C)に示すように、ゲート酸化膜16及びLOCOS素子分離膜15の上にCVD(chemical vapor deposition)法によりポリシリコン膜18を堆積する。
次に、図2(D)に示すように、ポリシリコン膜18をパターニングすることにより、シリコン基板2の上にはゲート酸化膜16を介してゲート電極が形成される。ポリシリコン膜18のパターニングは、例えば、ポリシリコン膜18上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてポリシリコン膜18をエッチング加工することにより行う。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, a
Next, as shown in FIG. 2D, the
次いで、ゲート電極をマスクとしてシリコン基板2に不純物イオンをイオン注入することにより、該シリコン基板2にはソース及びドレイン領域の不純物層20が形成される。次いで、ゲート電極を含む全面上にCVD法によりシリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜21を形成する。次いで、この層間絶縁膜21にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール内及び層間絶縁膜21上にAl合金膜をスパッタリングにより形成する。次いで、このAl合金膜をパターニングすることにより、コンタクトホール内及び層間絶縁膜21上にはAl合金配線22が形成され、Al合金配線22は不純物層20に電気的に接続される。
Next,
上記実施の形態2においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
すなわち、シリコン基板2をプラテン1に保持した後に、シリコン基板2の面方位をX線により測定し、この測定結果を基にシリコン基板2を再度アライメントしてチャネルドープのイオン注入を行っている。このため、チャネリングの効果をほぼ一定にして不純物イオンの注入を行うことが可能となる。つまり、シリコン基板毎に面方位を測定することにより、シリコン基板毎にチャネリングによる影響を制御しながらチャネルドープのイオン注入を行うことが可能となる。従って、チャネルドープのイオン注入に起因するシリコン基板間でのトランジスタ特性のばらつきを小さくすることができる。また、シリコン基板2の面方位を測定して再度アライメントしているため、プラテン1によるシリコン基板2の設置誤差に起因するチャネリングの効果のばらつきも抑えることができる。
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
That is, after holding the
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態2では、シリコン基板にチャネルドープのイオン注入を行う際に本発明を適用した代表的な具体例を挙げているが、これに限定されるものではなく、本発明はチャネルドープ以外の種々の領域にイオン注入を行う場合にも適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment, a typical example in which the present invention is applied when channel-doped ion implantation is performed on a silicon substrate is described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable when ion implantation is performed in various regions other than the dope.
1…ゴニオメータ付きウェーハ保持台、2…シリコンウェーハ(シリコン基板)、3…X線源(X線照射機構)、3a…X線管、3b…スリット、4…入射X線、5…反射X線、6…シンチュレーションカウンター、7…イオン源、8…質量分析器、9…加速管、10…レンズ、11…スキャン電極、12…処理室、13…ビームライン部、15…LOCOS素子分離膜、16…ゲート酸化膜、17…チャネルドープ層、18…ポリシリコン膜、19…ソース及びドレイン領域の不純物層、20…層間絶縁膜、21…Al合金配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer holder with goniometer, 2 ... Silicon wafer (silicon substrate), 3 ... X-ray source (X-ray irradiation mechanism), 3a ... X-ray tube, 3b ... Slit, 4 ... Incident X-ray, 5 ... Reflected X-ray , 6 ... scintillation counter, 7 ... ion source, 8 ... mass analyzer, 9 ... accelerator tube, 10 ... lens, 11 ... scan electrode, 12 ... processing chamber, 13 ... beam line section, 15 ... LOCOS element separation film , 16 ... Gate oxide film, 17 ... Channel doped layer, 18 ... Polysilicon film, 19 ... Impurity layer in source and drain regions, 20 ... Interlayer insulating film, 21 ... Al alloy wiring
Claims (9)
前記被処理基板の面方位をX線によって測定する機構と、
前記機構によって測定された前記被処理基板の面方位を基にアライメントを行う機構と、
を具備するイオン注入装置。 In an ion implantation apparatus for implanting impurity ions into a substrate to be processed,
A mechanism for measuring the surface orientation of the substrate to be processed by X-rays;
A mechanism for performing alignment based on the plane orientation of the substrate to be processed measured by the mechanism;
An ion implantation apparatus comprising:
前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台を動かすゴニオメータと、
前記保持台に保持された前記被処理基板にX線を照射するX線照射機構と、
前記X線照射機構によって照射されたX線が前記被処理基板で反射する反射X線を検出するX線検出部と、
を具備するイオン注入装置。 In an ion implantation apparatus for implanting impurity ions into a substrate to be processed,
A holding table for holding the substrate to be processed;
A goniometer that moves the holding table;
An X-ray irradiation mechanism for irradiating the substrate to be processed held on the holding table with X-rays;
An X-ray detector that detects reflected X-rays reflected by the substrate to be processed by the X-rays irradiated by the X-ray irradiation mechanism;
An ion implantation apparatus comprising:
前記半導体基板をゴニオメータ付き保持台に保持し、前記半導体基板にX線を照射し、該X線を前記半導体基板で反射させ、該反射したX線をX線検出部で検出することにより、前記半導体基板の面方位を測定し、該測定の結果を基に前記保持台を前記ゴニオメータによって動かして前記半導体基板をアライメントする工程と、
前記半導体基板に、前記シリコン膜及び前記ゲート絶縁膜を介してチャネルドープの不純物イオンを注入する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate;
By holding the semiconductor substrate on a holding table with a goniometer, irradiating the semiconductor substrate with X-rays, reflecting the X-rays with the semiconductor substrate, and detecting the reflected X-rays with an X-ray detector, Measuring the surface orientation of the semiconductor substrate, and aligning the semiconductor substrate by moving the holding table with the goniometer based on the measurement results;
Implanting channel-doped impurity ions into the semiconductor substrate through the silicon film and the gate insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
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JP2003386785A JP2005149944A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Ion injection device and method for fabricating semiconductor device |
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JP2021120944A (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-19 | 日新イオン機器株式会社 | Ion implanter |
-
2003
- 2003-11-17 JP JP2003386785A patent/JP2005149944A/en not_active Withdrawn
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JP2021120944A (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-19 | 日新イオン機器株式会社 | Ion implanter |
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