JP2643695B2 - Boron ion implantation method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、質量分析することな
く半導体基板へホウ素イオンを注入する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for implanting boron ions into a semiconductor substrate without performing mass analysis.
【0002】[0002]
【従来の技術】装置構成を簡単にする等のために、質量
分析することなくイオン注入を行う場合がある。その場
合従来は、アーク放電によってプラズマを発生させるイ
オン源(例えばフリーマン型イオン源やバケット型イオ
ン源等)を用い、このようなイオン源から引き出したイ
オンを半導体基板に注入していた。2. Description of the Related Art In some cases, ion implantation is performed without mass spectrometry in order to simplify an apparatus configuration. In such a case, conventionally, an ion source (for example, a Freeman-type ion source or a bucket-type ion source) that generates plasma by arc discharge has been used, and ions extracted from such an ion source have been implanted into a semiconductor substrate.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、アーク放電
によってプラズマを発生させるイオン源を用いると、そ
のイオン源ガスをプラズマ化する電子のエネルギーが高
くて、種々の質量のイオンが同時に発生するため、具体
的にはイオン源ガスにジボラン(B2H6 )を用いた場
合はBHx + およびB2Hx + (x=1〜6、以下同じ)
が発生するため、このようなイオンを質量分析すること
なく注入すると、質量の違いによって、特にBとB2 と
の質量の違いによって、注入深さが異なるので、注入イ
オンの深さ方向のきれいな濃度分布が得られないという
問題がある。However, when an ion source that generates plasma by arc discharge is used, the energy of electrons for converting the ion source gas into plasma is high, and ions of various masses are generated at the same time. Specifically, when diborane (B 2 H 6 ) is used as the ion source gas, BH x + and B 2 H x + (x = 1 to 6, the same applies hereinafter)
Order but occurs when injected without such ions mass spectrometry, the difference in mass, in particular by the mass difference between B and B 2, since the implantation depth is different, clean in the depth direction of the implanted ions There is a problem that a concentration distribution cannot be obtained.
【0004】このような問題は、深さ方向の注入イオン
濃度分布の制御が非常に重要である半導体基板へのイオ
ン注入においては特に深刻である。[0004] Such a problem is particularly serious in ion implantation into a semiconductor substrate in which control of the ion concentration distribution in the depth direction is very important.
【0005】そこでこの発明は、質量分析することなく
半導体基板へホウ素イオンを注入する際に、質量の揃っ
たイオンを注入することができる注入方法を提供するこ
とを主たる目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an implantation method capable of implanting ions of uniform mass when implanting boron ions into a semiconductor substrate without performing mass analysis.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のホウ素イオンの注入方法は、ホウ素イオ
ンの生成に、高周波放電によってプラズマを発生させる
高周波放電型のイオン源を用い、かつこのイオン源に導
入するイオン源ガスに、水素で希釈されたジボランを用
い、それによって当該イオン源からB 2 H x + (x=1
〜6)を優先的に引き出すことを特徴とする。To achieve the above object, the boron ion implantation method of the present invention uses a high-frequency discharge type ion source for generating plasma by high-frequency discharge for generating boron ions. Diborane diluted with hydrogen is used as an ion source gas to be introduced into the ion source , whereby B 2 H x + (x = 1
6) is preferentially extracted .
【0007】[0007]
【作用】種々の実験を行った結果、上記方法によれば、
イオン源から引き出されるイオンにBHx + は殆ど含ま
れておらず、大部分がB2Hx + の形をしていることが分
かった。[Action] As a result of conducting various experiments, according to the above method,
It was found that BH x + was scarcely contained in the ions extracted from the ion source, and most of the ions were in the form of B 2 H x + .
【0008】これは次のような理由によるものと考えら
れる。即ち、電子を衝突させてジボランをB2Hx + に分
解するには、電子のエネルギーは比較的小さくて済むの
に対して、BHx + に分解するには大きなエネルギーを
必要とする。従来のアーク放電によってプラズマを発生
させるイオン源の場合は、アーク放電用の直流電圧がそ
のまま電子の加速エネルギーになるので電子のエネルギ
ーが高くなり、従ってジボランをB2Hx + だけでなくB
Hx + にまで分解してしまう。これに対して、高周波放
電によってプラズマを発生させるイオン源の場合は、交
番電界の周期が速すぎて電子はこれに十分追従できない
ので、電子は高周波電圧相当のエネルギーにまで加速さ
れることはなく、それよりも小さいエネルギーにしかな
らない。従ってジボランをBHx + にまで分解するエネ
ルギーはなく、大部分がB2Hx + への分解へとなる。This is considered to be due to the following reasons. In other words, the energy of the electrons is relatively small in order to decompose diborane into B 2 H x + by colliding the electrons, whereas large energy is required to be decomposed into BH x + . For ion source for generating a plasma by a conventional arc discharge, the electron energy increases since the DC voltage for the arc discharge directly becomes the electron acceleration energy, thus not diborane B 2 H x + only B
Decomposes to H x + . On the other hand, in the case of an ion source that generates plasma by high-frequency discharge, the period of the alternating electric field is too fast for the electrons to sufficiently follow, so that the electrons are not accelerated to the energy equivalent to the high-frequency voltage. , Only smaller energies. Therefore, there is no energy to decompose diborane to BH x + , and most of the energy is decomposed to B 2 H x + .
【0009】従ってこの発明の注入方法によれば、質量
分析することなく半導体基板へホウ素イオンを注入する
場合でも、質量の揃ったイオンを注入することができ
る。Therefore, according to the implantation method of the present invention, even when boron ions are implanted into a semiconductor substrate without performing mass analysis, ions having a uniform mass can be implanted.
【0010】[0010]
【実施例】まず、B2Hx + を引き出してイオン注入す
る場合と、BHx + を引き出してイオン注入する場合
との理論的な比較をすると、ビーム電流が同じであって
も、の方が、一つのイオンにホウ素が2個含まれてい
るから、ホウ素の量は2倍注入される。また、の場合
での場合と同じ深さまで注入するには、一つのイオン
にホウ素が2個含まれていて質量が2倍だから、2倍の
エネルギーが必要となる。従っての場合は、イオン源
の引出し電圧Vを2倍にすれば、の場合と同じ深さま
で注入することができるのみならず、イオン源から引き
出されるビーム電流はV3/2に比例して増加するので、
注入量ひいては処理能力が大きく増加する。First, a theoretical comparison between the case where B 2 H x + is extracted and ion-implanted and the case where BH x + is extracted and ion-implanted is as follows. However, since two ions are contained in one ion, the amount of boron is doubled. In addition, in order to implant the same depth as in the case of the above, one ion contains two boron and has twice the mass, so that twice the energy is required. In this case, if the extraction voltage V of the ion source is doubled, not only can the ion implantation be performed to the same depth as in the case described above, but also the beam current extracted from the ion source increases in proportion to V 3/2. So
The injection volume and thus the throughput is greatly increased.
【0011】次に、この発明に従って、高周波放電型イ
オン源を用いて、かつイオン源ガスにジボランを用い
て、シリコン基板にホウ素注入の実験を行った結果を説
明する。Next, the results of an experiment of boron implantation into a silicon substrate using a high-frequency discharge ion source and diborane as an ion source gas according to the present invention will be described.
【0012】このとき、イオン源に導入するガスはB2
H6 とH2 の混合ガスで前者の濃度が5%のもの、投入
高周波パワーは20W、イオンエネルギーは30keV
とした。また注入量は5×1015イオン/cm2 に設定
した。At this time, the gas introduced into the ion source is B 2
A mixed gas of H 6 and H 2 with the former concentration of 5%, input high frequency power of 20 W, ion energy of 30 keV
And The injection amount was set to 5 × 10 15 ions / cm 2 .
【0013】注入後、二次イオン質量分析計で深さ方向
のホウ素の分布を評価した結果を、図1中に実施例とし
て実線で示す。同図中には、比較のために、質量分析を
行ってB11を選択して上記と同じイオンエネルギーで注
入した分布を比較例として破線で示す。After the implantation, the result of evaluating the distribution of boron in the depth direction using a secondary ion mass spectrometer is shown by a solid line as an example in FIG. During the drawing, for comparison, by selecting the B 11 by mass spectrometric analysis indicated by a broken line as a comparative example distributions injected with the same ion energy as described above.
【0014】図に示すように、実施例の場合は、注入イ
オンのピーク位置は、比較例のほぼ1/2の深さになっ
ていることが分かる。また、B11のピーク濃度は、上記
注入イオン量から計算された濃度(即ち1.5×1021
個/cm3 )のほぼ2倍になっていることが分かる。つ
まりこれらの結果は前述した理論通りであり、しかも実
施例のカーブは比較例と同じようにきれいであり、これ
らのことから、実施例の場合はイオン源から引き出され
るイオンにBHx + は殆ど含まれておらず、大部分がB2
Hx + であることが分かる。As shown in the figure, in the case of the embodiment, the peak position of the implanted ions is almost half the depth of the comparative example. Further, the peak concentration of B 11 is determined by the concentration calculated from the amount of implanted ions (that is, 1.5 × 10 21).
Pcs / cm 3 ). In other words, these results are in accordance with the above-mentioned theory, and the curves of the examples are as clean as those of the comparative example. From these facts, in the case of the examples, BH x + is hardly contained in the ions extracted from the ion source. Not included, mostly B 2
It can be seen that it is H x + .
【0015】なお、図1からも分かるように、実施例の
場合は質量分析していないので、B11と同位体であるB
10も注入されるが、これもB11と同じ深さであり、しか
もその量はB11の1/10以下なので、特に支障はな
い。As can be seen from FIG. 1, since no mass spectrometry was performed in the case of the embodiment, B 11 which is an isotope of B 11 was used.
10 is also injected, which is also the same depth as B 11, moreover the amount because 1/10 of B 11, no particular hindrance.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、イオン
源から引き出されるイオンの大部分がB2Hx +の形を
しているので、質量分析することなく半導体基板へホウ
素イオンを注入する場合でも、質量の揃ったイオンを注
入することができる。その結果、注入イオンの深さ方向
のきれいな濃度分布を得ることができる。しかも、ホウ
素イオンを、B 2 H x + の形で引き出して注入すること
ができるので、BH x + の形で引き出して注入する場合
に比べて、同じビーム電流で2倍のホウ素注入量を得る
ことができる。しかも、同じ注入深さを実現するのに、
B 2 H x + であればイオン源の引出し電圧Vを2倍にす
ることができ、それによってイオン源から引き出される
ビーム電流がV 3/2 に比例して増加するので、大きな
ビーム電流を容易に得ることができる。上記両方の理由
から、この発明によれば、注入量ひいては処理能力を大
きく増加させることができる。 As described above, according to the present invention, since most of the ions extracted from the ion source are in the form of B 2 H x + , boron ions are implanted into the semiconductor substrate without mass analysis. In this case, ions having a uniform mass can be implanted. As a result, a clean concentration distribution of the implanted ions in the depth direction can be obtained. Moreover, Ho
Extracting and implanting elemental ions in the form of B 2 H x +
Can be drawn out and injected in the form of BH x +
Twice the amount of boron implanted at the same beam current
be able to. Moreover, to achieve the same implantation depth,
Be if B 2 H x + a the extraction voltage V of the ion source to double
Can be extracted from the ion source
Since the beam current increases in proportion to V3 / 2 , a large
Beam current can be easily obtained. Both reasons
Therefore, according to the present invention, the injection amount and thus the processing capacity can be increased.
Can be increased sharply.
【図1】 この発明に係る注入方法によるホウ素イオン
の深さ方向の濃度分布の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a concentration distribution of boron ions in a depth direction by an implantation method according to the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糠山 正明 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−224376(JP,A) 特開 平1−243358(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masaaki Nukayama 47, Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Nissin Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-2-224376 (JP, A) JP-A Heisei 1-243358 (JP, A)
Claims (1)
素イオンを注入する方法において、前記ホウ素イオンの
生成に、高周波放電によってプラズマを発生させる高周
波放電型のイオン源を用い、かつこのイオン源に導入す
るイオン源ガスに、水素で希釈されたジボランを用い、
それによって当該イオン源からB 2 H x + (x=1〜
6)を優先的に引き出すことを特徴とするホウ素イオン
の注入方法。In a method for implanting boron ions into a semiconductor substrate without mass analysis, a high-frequency discharge type ion source for generating plasma by high-frequency discharge is used for generating the boron ions, and the boron ions are introduced into the ion source. the ion source gas, diborane diluted with hydrogen,
Thereby, B 2 H x + (x = 1 to
6. A boron ion implantation method, wherein 6) is preferentially extracted .
Priority Applications (1)
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JP3292169A JP2643695B2 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Boron ion implantation method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3292169A JP2643695B2 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Boron ion implantation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05106038A JPH05106038A (en) | 1993-04-27 |
JP2643695B2 true JP2643695B2 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=17778453
Family Applications (1)
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JP3292169A Expired - Lifetime JP2643695B2 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Boron ion implantation method |
Country Status (1)
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JPH02224376A (en) * | 1989-02-27 | 1990-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of photodetective element |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3292169A patent/JP2643695B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH05106038A (en) | 1993-04-27 |
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