JP2699587B2 - 半導体基板への不純物注入方法 - Google Patents
半導体基板への不純物注入方法Info
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- JP2699587B2 JP2699587B2 JP27883889A JP27883889A JP2699587B2 JP 2699587 B2 JP2699587 B2 JP 2699587B2 JP 27883889 A JP27883889 A JP 27883889A JP 27883889 A JP27883889 A JP 27883889A JP 2699587 B2 JP2699587 B2 JP 2699587B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はイオン注入によって形成された絶縁膜を含む
半導体基板に、不純物を注入する方法に関するものであ
り、特に注入された不純物が後の熱処理後、高い活性化
率を示す方法に関する。
半導体基板に、不純物を注入する方法に関するものであ
り、特に注入された不純物が後の熱処理後、高い活性化
率を示す方法に関する。
従来の技術 SOI（Silicon on Insulator）構造を形成するための
方法の一つとしてイオン注入によってシリコン基板内に
絶縁膜を形成する方法がある。この方法で形成された埋
め込み絶縁膜を含むシリコン基板に半導体素子を形成す
る従来の技術では、不純物導入の為のイオン注入の際の
シリコン基板温度は100℃以下の常温で行なわれてい
る。
方法の一つとしてイオン注入によってシリコン基板内に
絶縁膜を形成する方法がある。この方法で形成された埋
め込み絶縁膜を含むシリコン基板に半導体素子を形成す
る従来の技術では、不純物導入の為のイオン注入の際の
シリコン基板温度は100℃以下の常温で行なわれてい
る。
発明が解決しようとする課題 酸素等のイオン注入によって形成された埋め込み絶縁
膜を含むシリコン基板は、絶縁膜と表面シリコン層との
境界線を中心に表面シリコン層中には絶縁膜形成のため
の不純物（以後この不純物を活性種と呼ぶ）注入の際に
生じる照射損傷と残留不純物が相互作用をしたり、照射
損傷を介して残留不純物と活性種が相互作用を起こし、
その結果、活性種の活性化が妨げられ又担体の移動度が
低められている。一例としてリンを注入したシリコン基
板のシート抵抗値の酸素濃度依存性を第２図を用いて説
明する。図の横軸は酸素濃度、縦軸はシート抵抗値であ
る。○印は（100）面を示し、△印は（111）面を示す。
リンはエネルギー80keVでドーズ量5E15cm-2で注入され
た後、窒素雰囲気中800℃で30分熱処理されている。（1
00）面では、酸素濃度5E20cm3までに24Ω／□から30Ω
／□までシート抵抗が上昇している。特に（111）面に
於いては26Ω／□から106Ω／□まで上昇している。
膜を含むシリコン基板は、絶縁膜と表面シリコン層との
境界線を中心に表面シリコン層中には絶縁膜形成のため
の不純物（以後この不純物を活性種と呼ぶ）注入の際に
生じる照射損傷と残留不純物が相互作用をしたり、照射
損傷を介して残留不純物と活性種が相互作用を起こし、
その結果、活性種の活性化が妨げられ又担体の移動度が
低められている。一例としてリンを注入したシリコン基
板のシート抵抗値の酸素濃度依存性を第２図を用いて説
明する。図の横軸は酸素濃度、縦軸はシート抵抗値であ
る。○印は（100）面を示し、△印は（111）面を示す。
リンはエネルギー80keVでドーズ量5E15cm-2で注入され
た後、窒素雰囲気中800℃で30分熱処理されている。（1
00）面では、酸素濃度5E20cm3までに24Ω／□から30Ω
／□までシート抵抗が上昇している。特に（111）面に
於いては26Ω／□から106Ω／□まで上昇している。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、埋め
込み絶縁膜を有する半導体基板への照射損傷を最小に軽
減できる半導体基板への不純物注入方法を提供する事を
目的とする。
込み絶縁膜を有する半導体基板への照射損傷を最小に軽
減できる半導体基板への不純物注入方法を提供する事を
目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するため、イオン注入によ
って形成された埋め込み絶縁膜を有する半導体基板にイ
オン注入によって半導体素子を形成するに際し、前記半
導体基板温度を同時に再結晶化温度とする事を特徴とす
る半導体基板への不純物注入方法である。
って形成された埋め込み絶縁膜を有する半導体基板にイ
オン注入によって半導体素子を形成するに際し、前記半
導体基板温度を同時に再結晶化温度とする事を特徴とす
る半導体基板への不純物注入方法である。
作用 本発明は上述の構成によって、埋め込み絶縁膜を含む
半導体基板の温度を熱源で上昇させるか、またはイオン
注入自体のパワーで埋め込み絶縁膜を含む半導体基板の
温度を上昇させるかによって活性種イオンを注入する
と、活性種注入による照射損傷が注入と同時に回復する
ため、後の熱処理後に最終的に残る欠陥も改善され、不
純物、照射損傷、活性種間の相互作用も減少するために
活性種の活性化が促進される。
半導体基板の温度を熱源で上昇させるか、またはイオン
注入自体のパワーで埋め込み絶縁膜を含む半導体基板の
温度を上昇させるかによって活性種イオンを注入する
と、活性種注入による照射損傷が注入と同時に回復する
ため、後の熱処理後に最終的に残る欠陥も改善され、不
純物、照射損傷、活性種間の相互作用も減少するために
活性種の活性化が促進される。
実施例 （実施例１） 第１図を用いて以下に基板温度を上昇させて活性種を
注入した本発明の実施例１について説明する。注入の対
象となる基板は第１図（ａ）の様に表面側から、表面シ
リコン単結晶層２、酸素イオン注入によってシリコン基
板４内に形成された絶縁膜６からなり、表面シリコン層
２はその奥部に、絶縁膜６を形成するための酸素等のイ
オン注入に起因する残留不純物を高濃度に含むシリコン
層８を有する。第１図（ｂ）の様に周辺絶縁物層22によ
って島領域化された表面シリコン単結晶２にポリシリコ
ンゲート10及びゲート絶縁膜11を有する半導体素子12を
形成するにあたって、活性種イオン14を注入する際、基
板支持具16内のヒーター18によって、シリコン基板温度
を上昇させて行う。例えば第１図（ｃ）の様に活性種イ
オン14としてAsイオンをエネルギー180kevで注入する場
合ならば、投影飛程約0.1μｍのイオン注入に対応した
照射損傷により発生するアモルファス層20が、イオン注
入と同時に再結晶化する様にシリコン基板温度を700℃
以上に上昇させて注入を行う。
注入した本発明の実施例１について説明する。注入の対
象となる基板は第１図（ａ）の様に表面側から、表面シ
リコン単結晶層２、酸素イオン注入によってシリコン基
板４内に形成された絶縁膜６からなり、表面シリコン層
２はその奥部に、絶縁膜６を形成するための酸素等のイ
オン注入に起因する残留不純物を高濃度に含むシリコン
層８を有する。第１図（ｂ）の様に周辺絶縁物層22によ
って島領域化された表面シリコン単結晶２にポリシリコ
ンゲート10及びゲート絶縁膜11を有する半導体素子12を
形成するにあたって、活性種イオン14を注入する際、基
板支持具16内のヒーター18によって、シリコン基板温度
を上昇させて行う。例えば第１図（ｃ）の様に活性種イ
オン14としてAsイオンをエネルギー180kevで注入する場
合ならば、投影飛程約0.1μｍのイオン注入に対応した
照射損傷により発生するアモルファス層20が、イオン注
入と同時に再結晶化する様にシリコン基板温度を700℃
以上に上昇させて注入を行う。
（実施例２） 以下にイオンビーム自体のパワーを利用して基板温度
を上昇させて活性種を注入した本発明の実施例２につい
て説明する。注入の対象となる基板は、実施例１と同様
に第１図（ａ）の様に表面側から、表面シリコ単結晶層
２、酸素イオン注入によってシリコン基板４内に形成さ
れた絶縁膜６からなり、表面シリコン層２はその奥部
に、絶縁膜６を形成するための酸素等のイオン注入に起
因する残留不純物を高濃度に含むシリコン層８を有す
る。第１図（ｂ）の様に周辺絶縁物層22によって島領域
化された表面シリコ単結晶２にポリシリコンゲート10及
びゲート絶縁膜11を有する半導体素子12を形成するにあ
たって活性種14を注入する。本実施例の場合、基板支持
具16内のヒーター18は用いずに、第１図（ｃ）の様に活
性種イオンを14としてAsのエネルギー180keVで注入する
場合ならば、投影飛程約0.1μｍのイオン注入に対応し
た照射損傷により発生するアモルファス層20が、イオン
注入と同時に再結晶化する様にシリコン基板温度を700
℃以上に上昇させて注入を行う。この際に温度上昇の源
となるのはイオンビーム自体のパワーである。この場合
例えば、表面積8cm2、厚さ0.6mmのSiウエハーに2mAでド
ーズ量1E15cm-2で注入すると138calの熱量が付与される
ので、約700℃に上昇する。
を上昇させて活性種を注入した本発明の実施例２につい
て説明する。注入の対象となる基板は、実施例１と同様
に第１図（ａ）の様に表面側から、表面シリコ単結晶層
２、酸素イオン注入によってシリコン基板４内に形成さ
れた絶縁膜６からなり、表面シリコン層２はその奥部
に、絶縁膜６を形成するための酸素等のイオン注入に起
因する残留不純物を高濃度に含むシリコン層８を有す
る。第１図（ｂ）の様に周辺絶縁物層22によって島領域
化された表面シリコ単結晶２にポリシリコンゲート10及
びゲート絶縁膜11を有する半導体素子12を形成するにあ
たって活性種14を注入する。本実施例の場合、基板支持
具16内のヒーター18は用いずに、第１図（ｃ）の様に活
性種イオンを14としてAsのエネルギー180keVで注入する
場合ならば、投影飛程約0.1μｍのイオン注入に対応し
た照射損傷により発生するアモルファス層20が、イオン
注入と同時に再結晶化する様にシリコン基板温度を700
℃以上に上昇させて注入を行う。この際に温度上昇の源
となるのはイオンビーム自体のパワーである。この場合
例えば、表面積8cm2、厚さ0.6mmのSiウエハーに2mAでド
ーズ量1E15cm-2で注入すると138calの熱量が付与される
ので、約700℃に上昇する。
以上のように、本実施例1,2によれば埋め込み絶縁膜
６を含む半導体基板４の温度をヒーター18等の熱源で上
昇させるか、またはイオンビーム自体のパワーで埋め込
み絶縁膜６を含む半導体基板４の温度を上昇させるかに
よって活性種イオン14を注入すると、活性種注入による
照射損傷が注入と同時に回復するため、後の熱処理後に
最終的に残る欠陥も改善され、不純物、照射損傷、活性
種間の相互作用も減少するために活性種の活性性が促進
される。
６を含む半導体基板４の温度をヒーター18等の熱源で上
昇させるか、またはイオンビーム自体のパワーで埋め込
み絶縁膜６を含む半導体基板４の温度を上昇させるかに
よって活性種イオン14を注入すると、活性種注入による
照射損傷が注入と同時に回復するため、後の熱処理後に
最終的に残る欠陥も改善され、不純物、照射損傷、活性
種間の相互作用も減少するために活性種の活性性が促進
される。
なお、実施例1,2では埋め込み絶縁膜６を含む半導体
基板４の温度をそれぞれ700℃以上，約700℃に上昇させ
たか、半導体基板４の温度が500℃から1000℃の範囲で
あれば同様の効果が得られる。
基板４の温度をそれぞれ700℃以上，約700℃に上昇させ
たか、半導体基板４の温度が500℃から1000℃の範囲で
あれば同様の効果が得られる。
発明の効果 本発明によれば、イオン注入によって形成された埋め
込み絶縁膜を含むシリコン基板に不純物注入を行う際、
基板温度を上昇させる事により、照射損傷に起因する欠
陥を低減し、不純物の電気的活性化率を高める事ができ
る。
込み絶縁膜を含むシリコン基板に不純物注入を行う際、
基板温度を上昇させる事により、照射損傷に起因する欠
陥を低減し、不純物の電気的活性化率を高める事ができ
る。
第１図は本発明の一実施例に於ける半導体基板への不純
物注入方法を説明するための断面図、第２図は従来の技
術の問題点に関してリン注入されたシリコン基板のシー
ト抵抗に与える酸素の影響を説明するための図である。 ２……表面シリコン単結晶層、４……シリコン基板、６
……絶縁膜、８……残留不純物を含む層、12……半導体
素子、14……活性種イオン、16……基板支持具、18……
ヒーター。
物注入方法を説明するための断面図、第２図は従来の技
術の問題点に関してリン注入されたシリコン基板のシー
ト抵抗に与える酸素の影響を説明するための図である。 ２……表面シリコン単結晶層、４……シリコン基板、６
……絶縁膜、８……残留不純物を含む層、12……半導体
素子、14……活性種イオン、16……基板支持具、18……
ヒーター。
Claims (4)
- 【請求項１】イオン注入によって形成された埋め込み絶
縁膜を有する半導体基板にイオン注入によって半導体素
子を形成する際し、前記半導体基板温度を同時に再結晶
化温度とする事を特徴とする半導体基板への不純物注入
方法。 - 【請求項２】イオン注入時の半導体基板温度が500℃か
ら1000℃の範囲である事を特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体基板への不純物注入方法。 - 【請求項３】半導体基板温度を、半導体素子を形成する
イオン注入自体のパワーによって同時に再結晶化温度と
する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
基板への不純物注入方法。 - 【請求項４】埋め込み絶縁膜を形成する際に使用するイ
オンが酸素を含む事を特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体基板への不純物注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27883889A JP2699587B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 半導体基板への不純物注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27883889A JP2699587B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 半導体基板への不純物注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03139825A JPH03139825A (ja) | 1991-06-14 |
| JP2699587B2 true JP2699587B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17602858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27883889A Expired - Fee Related JP2699587B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 半導体基板への不純物注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699587B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP27883889A patent/JP2699587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03139825A (ja) | 1991-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |