JP4589838B2 - Ion implantation method - Google Patents

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Description

本発明は、イオン注入方法に関し、特に低エネルギのイオンビームを用いたイオン注入方法に関する。   The present invention relates to an ion implantation method, and more particularly to an ion implantation method using a low energy ion beam.

CMOS型半導体集積回路装置の高集積化にともなって、ショートチャネル効果によるMOSトランジスタの性能低下、ドレイン電流の低下、閾値ずれ等が問題になっている。ショートチャネル効果を抑制するためには、ソース及びドレイン領域を浅く形成することが有効である。ソース及びドレイン領域を浅く形成するために、イオン注入に用いるイオンビームの低エネルギ化が望まれている。   Along with the high integration of CMOS semiconductor integrated circuit devices, MOS transistor performance degradation, drain current degradation, threshold shift, and the like due to the short channel effect are becoming problems. In order to suppress the short channel effect, it is effective to form the source and drain regions shallowly. In order to form the source and drain regions shallow, it is desired to reduce the energy of the ion beam used for ion implantation.

低エネルギでイオン注入を行う場合には、イオンビームの電流量の減少により、単位注入量あたりの処理時間が長くなる。処理時間の増加を回避するためには、低エネルギのイオンビームの電流量を増加させる必要がある。電流量を増加させると、空間電荷効果によりイオンビームが発散し易くなる。イオンビームの発散を防止するために、ビームラインに静電レンズを配置してビームを収束させる方法が提案されている。   When ion implantation is performed with low energy, the processing time per unit implantation amount becomes longer due to the decrease in the amount of ion beam current. In order to avoid an increase in processing time, it is necessary to increase the amount of current of the low energy ion beam. When the amount of current is increased, the ion beam is likely to diverge due to the space charge effect. In order to prevent the divergence of the ion beam, a method of converging the beam by arranging an electrostatic lens in the beam line has been proposed.

本願発明者らは、静電レンズを用いて低エネルギのイオンビームを収束させ、イオン注入を行ったところ、浅いソース及びドレイン領域を形成するには不十分であることがわかった。   The inventors of the present application have converged a low-energy ion beam using an electrostatic lens and performed ion implantation, and found that it is insufficient for forming shallow source and drain regions.

本発明の目的は、浅い不純物注入領域の形成に適したイオン注入方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an ion implantation method suitable for forming a shallow impurity implantation region.

本発明の一観点によると、
注入すべき不純物のイオンを含み、加速エネルギ5keV以下のエネルギで加速されたイオンビームを得る工程と、
前記イオンビームをビームラインの内部空洞に入射し、入射したイオンビームを該内部空洞内に配置された静電レンズで収束させる工程と、
前記静電レンズで収束された前記イオンビーム通過する部分の近傍の空間を、電気的に中和する工程と、
前記イオンビームが通過するビームラインの内部空洞のうち、前記静電レンズが配置された位置の真空度が、その下流側の真空度よりも高くなるように、前記ビームラインの内部空洞を真空排気する工程と、
電気的に中和された空間を通過した前記イオンビームを、単結晶の半導体基板に、該半導体基板を構成する元素からなるアモルファス層を介すことなく照射し、該半導体基板にイオンを注入する工程とを有するイオン注入方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Obtaining an ion beam including ions of impurities to be implanted and accelerated with an energy of 5 keV or less in acceleration energy;
Injecting the ion beam into an internal cavity of a beam line, and converging the incident ion beam with an electrostatic lens disposed in the internal cavity;
The space in the vicinity of the portion where the ion beam is converged by the electrostatic lens passes, a step of electrically neutralized,
Among the internal cavities of the beam line through which the ion beam passes, the internal cavities of the beam line are evacuated so that the degree of vacuum at the position where the electrostatic lens is arranged is higher than the degree of vacuum downstream thereof. And a process of
The ion beam that has passed through the electrically neutralized space is irradiated to a single crystal semiconductor substrate without passing through an amorphous layer made of an element constituting the semiconductor substrate, and ions are implanted into the semiconductor substrate. And an ion implantation method.

5keV以下のエネルギのイオンビームを用いることにより、浅い注入を行うことができる。静電レンズでイオンビームを収束するため、イオンビームの発散による注入量の減少を抑制できる。また、アモルファス層の形成されていない結晶基板を使用すると、静電レンズを用いても、用いない場合とほぼ同等の不純物分布を得ることができる。   By using an ion beam having an energy of 5 keV or less, shallow implantation can be performed. Since the ion beam is converged by the electrostatic lens, it is possible to suppress a decrease in implantation amount due to the divergence of the ion beam. Further, when a crystal substrate on which an amorphous layer is not formed is used, even if an electrostatic lens is used, it is possible to obtain an impurity distribution almost equivalent to that when not using it.

本発明の実施例を説明する前に、本願発明者らが行ったイオン注入の評価実験及びその結果について説明する。   Before describing the embodiments of the present invention, an ion implantation evaluation experiment conducted by the present inventors and the results thereof will be described.

図1は、イオン注入の評価実験で用いたイオン注入装置の概略図を示す。なお、このイオン注入装置の構成は、本発明の実施例によるイオン注入装置の構成と基本的に同一であり、図1は、実施例の説明においても参照される。   FIG. 1 shows a schematic diagram of an ion implantation apparatus used in an ion implantation evaluation experiment. The configuration of the ion implantation apparatus is basically the same as that of the ion implantation apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1 is referred to in the description of the embodiment.

図1に示すように、イオン注入装置は、イオンビーム発生部10、質量分析器20、ビームライン30、及びイオン注入室40により構成される。イオンビーム発生部10の内部にはイオン源11及び取出電極12が配置されている。イオン源11は、基板に注入すべき不純物元素のイオンを発生する。イオン源11内に発生したイオンが、取出電極12により外部に取り出され、イオンビームが形成される。イオンビーム発生部10の内部は、真空ポンプ13により約1×10−3Torrまで真空排気される。 As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus includes an ion beam generator 10, a mass analyzer 20, a beam line 30, and an ion implantation chamber 40. An ion source 11 and an extraction electrode 12 are disposed inside the ion beam generator 10. The ion source 11 generates ions of impurity elements to be implanted into the substrate. Ions generated in the ion source 11 are extracted to the outside by the extraction electrode 12 to form an ion beam. The inside of the ion beam generator 10 is evacuated to about 1 × 10 −3 Torr by the vacuum pump 13.

イオンビーム発生部10から出射したイオンビームは、質量分析器20に入射する。質量分析器20は、偏向電磁石を含んで構成され、入射したイオンビームから所望の質量及び運動エネルギを持ったイオンのみを抽出し、所望のイオンからなる運動エネルギの揃ったイオンビームを出射する。   The ion beam emitted from the ion beam generator 10 enters the mass analyzer 20. The mass analyzer 20 includes a deflecting electromagnet, extracts only ions having a desired mass and kinetic energy from an incident ion beam, and emits an ion beam having the desired kinetic energy consisting of the desired ions.

質量分析器20から出射したイオンビームは、ビームライン30の入射端近傍に配置されたアパーチャ35を通過し、内部空洞内に入射する。ビームライン30の内部空洞内に、静電レンズ31が配置されている。ビームライン30の側壁は接地されており、静電レンズ31には、直流電圧32により負電圧が印加されている。   The ion beam emitted from the mass analyzer 20 passes through the aperture 35 disposed in the vicinity of the incident end of the beam line 30 and enters the internal cavity. An electrostatic lens 31 is disposed in the internal cavity of the beam line 30. The side wall of the beam line 30 is grounded, and a negative voltage is applied to the electrostatic lens 31 by a DC voltage 32.

ビームライン30内を進行するイオンビームは、静電レンズ31に入射するときに一旦加速されるとともに収束作用を受ける。静電レンズ31内を進行する間にイオンビームが収束する。収束したイオンビームは、静電レンズ31から出射するときに、減速されてもとのエネルギに戻るとともに、発散作用を受ける。全体として収束作用の方が強く、イオンビームは静電レンズ31を通過することにより収束される。   The ion beam traveling in the beam line 30 is once accelerated and converged when entering the electrostatic lens 31. The ion beam converges while traveling through the electrostatic lens 31. When the converged ion beam is emitted from the electrostatic lens 31, it returns to its original energy even when it is decelerated and undergoes a diverging action. As a whole, the convergence effect is stronger, and the ion beam is converged by passing through the electrostatic lens 31.

静電レンズ31よりも下流側のビームライン30の側壁にプラズマ発生手段33が取り付けられている。プラズマ発生手段33は、ArやXeのプラズマ33aを発生させ、イオンビームが通過する部分の近傍の空間と接地電位との間を電気的に接続する。これにより、イオンビームが通過する部分の近傍の空間に電子が滞留し、この空間が電気的に中和される。この領域に滞留する電子は、イオンが注入されて正に帯電した基板表面に引きつけられ、基板の帯電を防止する。   Plasma generating means 33 is attached to the side wall of the beam line 30 on the downstream side of the electrostatic lens 31. The plasma generating means 33 generates Ar or Xe plasma 33a and electrically connects the space near the portion through which the ion beam passes and the ground potential. Thereby, electrons stay in the space near the portion through which the ion beam passes, and this space is electrically neutralized. Electrons staying in this region are attracted to the surface of the substrate that is positively charged by the implantation of ions, thereby preventing the substrate from being charged.

ビームライン30から出射したイオンビームは、イオン注入室40内に入射する。イオン注入室40内は、真空ポンプ41により1×10−5〜1×10−4Torrまで真空排気される。イオン注入室40内には、イオン注入すべき基板42を保持する基板保持機構43が配置されている。基板保持機構43は、入射したイオンビームが基板42に照射されるように、基板42を保持する。基板保持機構43は、複数の基板をある円周に沿って保持し、その円周に沿って周回運動させる。周回運動する基板42がイオンビームの照射位置を横切るときに、当該基板にイオンが注入される。 The ion beam emitted from the beam line 30 enters the ion implantation chamber 40. The inside of the ion implantation chamber 40 is evacuated by a vacuum pump 41 to 1 × 10 −5 to 1 × 10 −4 Torr. A substrate holding mechanism 43 that holds a substrate 42 to be ion-implanted is disposed in the ion implantation chamber 40. The substrate holding mechanism 43 holds the substrate 42 so that the incident ion beam is irradiated onto the substrate 42. The substrate holding mechanism 43 holds a plurality of substrates along a certain circumference and makes a circular motion along the circumference. When the rotating substrate 42 crosses the irradiation position of the ion beam, ions are implanted into the substrate.

図5は、図1に示すイオン注入装置を用いてシリコン基板にボロンイオン(B)を注入したときの深さ方向の不純物濃度分布を示す。加速エネルギは5keV、ドーズ量は1×1015cm−2である。図中の実線aは、図1の静電レンズ31に−15keVの電圧を印加した場合、実線bは、静電レンズ31に電圧を印加しなかった場合を示す。なお、シリコン基板として、イオン注入前に表面層をプリアモルファス化したものを用いた。プリアモルファス化は、Geイオンを加速エネルギ40keV、ドーズ量5×1014cm−2の条件、及び加速エネルギ80keV、ドーズ量1×1015cm−2の条件でイオン注入することにより行った。 FIG. 5 shows an impurity concentration distribution in the depth direction when boron ions (B + ) are implanted into a silicon substrate using the ion implantation apparatus shown in FIG. The acceleration energy is 5 keV, and the dose is 1 × 10 15 cm −2 . A solid line a 5 in the figure indicates a case where a voltage of −15 keV is applied to the electrostatic lens 31 in FIG. 1, and a solid line b 5 indicates a case where a voltage is not applied to the electrostatic lens 31. A silicon substrate having a surface layer made pre-amorphous before ion implantation was used. Pre-amorphization was performed by implanting Ge + ions under conditions of an acceleration energy of 40 keV and a dose amount of 5 × 10 14 cm −2 and an acceleration energy of 80 keV and a dose amount of 1 × 10 15 cm −2 .

静電レンズ31を機能させた場合には、静電レンズ31を機能させなかった場合に比べて、深さ50nmよりも深い領域におけるボロン濃度が高くなっていることがわかる。深い領域におけるボロン濃度が高くなる理由は、以下のように考察される。   It can be seen that when the electrostatic lens 31 is made to function, the boron concentration in a region deeper than 50 nm is higher than when the electrostatic lens 31 is not made to function. The reason why the boron concentration in the deep region becomes high is considered as follows.

静電レンズ31で一旦加速されたイオンのうち一部のイオンは、ビームライン30内に滞留するガスの影響により中性のボロン原子になる。中性になったボロン原子は、静電レンズ31から出射するときに減速されない。このため、所望のエネルギよりも高いエネルギを有するボロン原子が、基板42に直接注入されることになる。高エネルギのボロン原子の注入により、深い領域におけるボロン濃度が高くなったものと考えられる。   Some of the ions once accelerated by the electrostatic lens 31 become neutral boron atoms due to the influence of the gas staying in the beam line 30. The neutral boron atoms are not decelerated when they are emitted from the electrostatic lens 31. For this reason, boron atoms having an energy higher than the desired energy are directly implanted into the substrate 42. It is considered that the boron concentration in the deep region is increased by the implantation of high-energy boron atoms.

次に、上記課題を解決するための第1の実施例について説明する。図1は、第1の実施例によるイオン注入装置の概略図を示す。ビームライン30に真空ポンプ34が取り付けられている。真空ポンプ34は、例えばターボ分子ポンプである。その他の構成は、上記評価実験で使用したイオン注入装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。   Next, a first embodiment for solving the above problem will be described. FIG. 1 shows a schematic diagram of an ion implantation apparatus according to a first embodiment. A vacuum pump 34 is attached to the beam line 30. The vacuum pump 34 is, for example, a turbo molecular pump. Since other configurations are the same as those of the ion implantation apparatus used in the evaluation experiment, the description thereof is omitted here.

上記評価実験の場合には、ビームライン30の内部空洞内の圧力が約1.3×10−5Torrであったのに対し、第1の実施例の場合には、その圧力が1.7×10−6Torrであった。静電レンズ30が配置されている空間の真空度を高くしているため、そこを通過するインビームが、その空間に滞留するガスの影響を受けにくい。このため、イオンが電気的に中性になりにくいと考えられる。 In the case of the evaluation experiment, the pressure in the internal cavity of the beam line 30 was about 1.3 × 10 −5 Torr, whereas in the case of the first embodiment, the pressure was 1.7. × 10 −6 Torr. Since the degree of vacuum of the space where the electrostatic lens 30 is arranged is increased, the in-beam passing through the space is not easily affected by the gas staying in the space. For this reason, it is considered that ions are not easily neutralized electrically.

図2は、第1の実施例によるイオン注入装置を使用してイオン注入を行った場合の基板深さ方向に関するボロン濃度分布を示す。なお、イオン注入の条件は、上記評価実験の場合と同様である。実線aは、静電レンズ31に−15kVの電圧を印加した場合を示し、実線bは、静電レンズ31を機能させなかった場合を示す。図5の場合に比べて、静電レンズ31を機能させた場合の、深さ50nmよりも深い領域におけるボロン濃度が減少しており、静電レンズ31を機能させなかった場合に近づいていることがわかる。 FIG. 2 shows the boron concentration distribution in the substrate depth direction when ion implantation is performed using the ion implantation apparatus according to the first embodiment. The ion implantation conditions are the same as in the evaluation experiment. A solid line a 2 indicates a case where a voltage of −15 kV is applied to the electrostatic lens 31, and a solid line b 2 indicates a case where the electrostatic lens 31 does not function. Compared to the case of FIG. 5, the boron concentration in a region deeper than 50 nm is reduced when the electrostatic lens 31 is functioned, and is closer to the case where the electrostatic lens 31 is not functioned. I understand.

このように、静電レンズ31が配置されたビームライン30に真空ポンプを取り付け、その内部の真空度を高めることにより、低エネルギのイオンビームを用いた浅い注入を行うことが可能になる。上記第1の実施例では、静電レンズ31が配置された空間を約1.7×10−6Torrまで真空排気したが、圧力を5×10−6Torr以下とすることにより、上記効果が得られるであろう。 As described above, by attaching a vacuum pump to the beam line 30 in which the electrostatic lens 31 is disposed and increasing the degree of vacuum inside the beam line 30, it is possible to perform shallow implantation using a low energy ion beam. In the first embodiment, the space in which the electrostatic lens 31 is disposed is evacuated to about 1.7 × 10 −6 Torr, but the above effect can be achieved by reducing the pressure to 5 × 10 −6 Torr or less. Will be obtained.

静電レンズ31を通過して減速された後は、イオンが中性になってもその運動エネルギは変化しない。このため、静電レンズ31よりも下流側の空間の真空度は、静電レンズ31が配置された位置における真空度より悪くしておいてもよい。従って、イオンビームの近傍の空間を電気的に中和するためのプラズマ発生手段を、静電レンズ31及び真空ポンプ34が取り付けられた位置よりも下流側に取り付けることが好ましい。   After being decelerated after passing through the electrostatic lens 31, the kinetic energy does not change even if ions become neutral. For this reason, the degree of vacuum in the space downstream of the electrostatic lens 31 may be made worse than the degree of vacuum at the position where the electrostatic lens 31 is disposed. Therefore, it is preferable that the plasma generating means for electrically neutralizing the space in the vicinity of the ion beam is attached downstream of the position where the electrostatic lens 31 and the vacuum pump 34 are attached.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。上記評価実験では、静電レンズ31に印加する電圧を−15kVとしたが、第2の実施例では、−5.5kVとする。その他の条件は、上記評価実験の場合と同様である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the evaluation experiment, the voltage applied to the electrostatic lens 31 is −15 kV, but in the second embodiment, it is −5.5 kV. Other conditions are the same as those in the evaluation experiment.

図3は、第2の実施例による方法でイオン注入を行った場合の基板深さ方向に関するボロン濃度分布を示す。図中の実線aは、第2の実施例による方法でイオン注入を行った場合、実線bは、静電レンズ31に電圧を印加しなかった場合を示す。両者のボロン濃度分布には、ほとんど差異が認められない。これは、静電レンズ31により一旦加速されたイオンが中性原子となり、そのままのエネルギで基板に注入されたとしても、そのエネルギは高々所望のエネルギの2倍程度であり、不純物濃度分布に大きな影響を与えないためと考えられる。 FIG. 3 shows a boron concentration distribution in the substrate depth direction when ion implantation is performed by the method according to the second embodiment. A solid line a 3 in the figure indicates a case where ion implantation is performed by the method according to the second embodiment, and a solid line b 3 indicates a case where no voltage is applied to the electrostatic lens 31. There is almost no difference in the boron concentration distribution between the two. Even if ions once accelerated by the electrostatic lens 31 become neutral atoms and are injected into the substrate with the same energy, the energy is at most about twice the desired energy, and the impurity concentration distribution is large. This is thought to be because it has no effect.

第2の実施例では、静電レンズ31に印加する電圧を−5.5kVとし、当初のイオンビームのエネルギ5keVの約2倍程度まで加速する場合を説明した。不純物濃度分布に大きな影響を与えないようにするためには、静電レンズ31により一旦加速された後のイオンビームのエネルギが、加速前のイオンビームのエネルギの3倍以下となるようにすることが好ましく、2.5倍以下となるようにすることがより好ましい。   In the second embodiment, the voltage applied to the electrostatic lens 31 is set to −5.5 kV, and the case of accelerating to about twice the initial ion beam energy of 5 keV has been described. In order not to have a large influence on the impurity concentration distribution, the energy of the ion beam once accelerated by the electrostatic lens 31 should be less than three times the energy of the ion beam before acceleration. Is preferable, and it is more preferable to make it 2.5 times or less.

上記評価実験、第1及び第2の実施例では、イオンを注入すべき基板の表面層をプリアモルファス化した場合について説明した。次に、プリアモルファス化を行わない第3の実施例について説明する。   In the evaluation experiment and the first and second embodiments, the case where the surface layer of the substrate into which ions are to be implanted is preamorphized has been described. Next, a third embodiment in which pre-amorphization is not performed will be described.

低エネルギのイオンビームを用い、浅い領域にイオン注入を行う場合には、チャネリング効果により不純物が深い領域まで到達することを防止するために、イオン注入前に、単結晶半導体基板の表面層の結晶構造を壊しておくプリアモルファス化が行われる。しかし、プリアモルファス化を行うと、図5に示したように、不純物濃度分布が静電レンズによる影響を受けやすくなる。   When ion implantation is performed in a shallow region using a low-energy ion beam, in order to prevent impurities from reaching a deep region due to the channeling effect, the crystal of the surface layer of the single crystal semiconductor substrate is used before ion implantation. Pre-amorphization is performed to break the structure. However, when pre-amorphization is performed, the impurity concentration distribution is easily affected by the electrostatic lens, as shown in FIG.

図4は、プリアモルファス化を行わずシリコン基板にボロンイオンの注入を行った場合の、深さ方向のボロン濃度分布を示す。図中の実線aは、図1に示す静電レンズ31に−15keVの電圧を印加した場合、実線bは、静電レンズ31を機能させなかった場合を示す。なお、真空ポンプ34によるビームライン30内の真空排気は行わなかった。 FIG. 4 shows the boron concentration distribution in the depth direction when boron ions are implanted into the silicon substrate without pre-amorphization. The solid line a 4 in the figure, when a voltage is applied to the -15keV the electrostatic lens 31 shown in FIG. 1, a solid line b 4 indicates the case where did not function electrostatic lens 31. Note that the vacuum pump 34 did not evacuate the beam line 30.

静電レンズ31を機能させた場合と機能させない場合とで、ボロン濃度分布に有為な差は見られなかった。すなわち、プリアモルファス化しない結晶基板にイオン注入を行う場合には、不純物濃度分布は静電レンズによる影響を受けにくい。   There was no significant difference in the boron concentration distribution between when the electrostatic lens 31 was made to function and when it was not made to function. That is, when ion implantation is performed on a crystal substrate that is not preamorphized, the impurity concentration distribution is not easily affected by the electrostatic lens.

従って、静電レンズにより収束されたイオンビームを、単結晶の半導体基板に、その半導体基板を構成する元素からなるアモルファス層を介すことなく照射することにより、静電レンズによる悪影響を受けることなく、イオン注入を行うことができる。この場合、プリアモルファス化を行う場合に比べて深い領域まで不純物が分布するが、プリアモルファス化の工程を行わないため、工程数の減少による生産性の向上を図ることが可能になる。なお、浅い領域にイオンを注入する場合には、イオンビームのエネルギを5keV以下とすることが好ましい。   Therefore, by irradiating the ion beam focused by the electrostatic lens to the single crystal semiconductor substrate without passing through the amorphous layer made of the elements constituting the semiconductor substrate, there is no adverse effect by the electrostatic lens. , Ion implantation can be performed. In this case, impurities are distributed to a deeper region than when pre-amorphization is performed, but since the pre-amorphization process is not performed, it is possible to improve productivity by reducing the number of processes. Note that, when ions are implanted into a shallow region, the energy of the ion beam is preferably 5 keV or less.

上記実施例では、シリコン基板にボロンイオンの注入を行う場合について説明したが、シリコン以外の半導体基板を用いてもよいし、ボロン以外のイオンを用いてもよい。例えば、基板としてSiGe基板、あるいはSi基板表面上にSiGe層をエピタキシャル成長させた基板を用いてもよい。また、注入すべき不純物イオンとして、As、P、BF を用いてもよい。 In the above embodiment, the case where boron ions are implanted into the silicon substrate has been described. However, a semiconductor substrate other than silicon may be used, or ions other than boron may be used. For example, a SiGe substrate or a substrate obtained by epitaxially growing a SiGe layer on the surface of the Si substrate may be used. Further, As + , P + , or BF 2 + may be used as impurity ions to be implanted.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

本発明の実施例によるイオン注入装置及び評価実験で用いたイオン注入装置の概略図である。It is the schematic of the ion implantation apparatus by the Example of this invention, and the ion implantation apparatus used by evaluation experiment. 第1の実施例による方法でイオン注入を行った場合の、基板の深さ方向に関するボロン濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows boron concentration distribution regarding the depth direction of a board | substrate at the time of ion-implanting by the method by a 1st Example. 第2の実施例による方法でイオン注入を行った場合の、基板の深さ方向に関するボロン濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the boron concentration distribution regarding the depth direction of a board | substrate at the time of ion-implanting by the method by a 2nd Example. 第3の実施例による方法でイオン注入を行った場合の、基板の深さ方向に関するボロン濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the boron concentration distribution regarding the depth direction of a board | substrate at the time of ion-implanting by the method by a 3rd Example. イオン注入の評価実験結果を説明するための、基板の深さ方向に関するボロン濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the boron concentration distribution regarding the depth direction of a board | substrate for demonstrating the evaluation experiment result of ion implantation.

符号の説明Explanation of symbols

10イオンビーム発生部
11イオン源
12取出電極
13、34、41真空ポンプ
20質量分析器
30ビームライン
31静電レンズ
32直流電源
33プラズマ発生手段
40イオン注入室
42基板
43基板保持手段
10 ion beam generator 11 ion source 12 extraction electrodes 13, 34, 41 vacuum pump 20 mass analyzer 30 beam line 31 electrostatic lens 32 DC power supply 33 plasma generating means 40 ion implantation chamber 42 substrate 43 substrate holding means

Claims (1)

注入すべき不純物のイオンを含み、加速エネルギ5keV以下のエネルギで加速されたイオンビームを得る工程と、
前記イオンビームをビームラインの内部空洞に入射し、入射したイオンビームを該内部空洞内に配置された静電レンズで収束させる工程と、
前記静電レンズで収束された前記イオンビーム通過する部分の近傍の空間を、電気的に中和する工程と、
前記イオンビームが通過するビームラインの内部空洞のうち、前記静電レンズが配置された位置の真空度が、その下流側の真空度よりも高くなるように、前記ビームラインの内部空洞を真空排気する工程と、
電気的に中和された空間を通過した前記イオンビームを、単結晶の半導体基板に、該半導体基板を構成する元素からなるアモルファス層を介すことなく照射し、該半導体基板にイオンを注入する工程とを有するイオン注入方法。
Obtaining an ion beam including ions of impurities to be implanted and accelerated with an energy of 5 keV or less in acceleration energy;
Injecting the ion beam into an internal cavity of a beam line, and converging the incident ion beam with an electrostatic lens disposed in the internal cavity;
The space in the vicinity of the portion where the ion beam is converged by the electrostatic lens passes, a step of electrically neutralized,
Among the internal cavities of the beam line through which the ion beam passes, the internal cavities of the beam line are evacuated so that the degree of vacuum at the position where the electrostatic lens is arranged is higher than the degree of vacuum downstream thereof. And a process of
The ion beam that has passed through the electrically neutralized space is irradiated to a single crystal semiconductor substrate without passing through an amorphous layer made of an element constituting the semiconductor substrate, and ions are implanted into the semiconductor substrate. And an ion implantation method.
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