JP6323383B2 - 半導体装置の評価方法 - Google Patents
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Description
前記Fin構造部は少なくとも一方向に延在し、該Fin構造部が延在する方向と前記半導体シリコン基板の{110}方向とが異なる方向となるように前記Fin構造部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
このような角度となるようにFin構造部を形成すれば、Fin構造部の内部に欠陥が残留することをより確実に防ぐことができる。
前記Fin構造部は少なくとも一方向に延在し、該Fin構造部が延在する方向と前記半導体シリコン基板の{110}方向とが異なる方向となるように前記Fin構造部を形成し、
前記回復熱処理を時間を変えて実施し、前記Fin構造部の前記延在する方向に垂直方向の断面をTEMで観察することにより、前記再結晶化の進行過程でのイオン注入による欠陥の評価を行うことを特徴とする半導体装置の評価方法を提供する。
このような温度範囲の抵抗加熱式のバッチ式熱処理炉による回復熱処理であれば、再結晶化する速度が極めて遅いので、結晶化の進行過程での欠陥の評価を正確かつ詳細に行うことができる。
このような温度範囲のRTA熱処理炉による回復熱処理であれば、回復熱処理を数十秒以下の短い時間で行えるので、Fin構造部の欠陥の挙動を簡便かつ短時間で評価することができる。
本発明者らはFin構造部の端部に残留する双晶をはじめとしたイオン注入欠陥は回復熱処理の過程で形成されたもので、Fin構造部における結晶性の回復速度の違いが原因になっていると推定した。
まず、シリコン基板を用意し、フォトリソグラフィー工程を行った後にドライエッチング工程を行い、シリコン基板上に上に凸の柱状の構造(Fin構造部)を形成する。このとき、シリコン基板の{110}方向とFin構造部が延在する方向が異なる方向となるように、Fin構造部を形成する(図1の(a)工程)。ここで、{110}方向とは(110)面と等価な面群の方向を意味している。
尚、Fin構造部を形成する工程の前に他の工程を有していてもよい。
シリコン基板10上に凸形状のFin構造部を形成し(図1の工程(a))、垂直及び左右の三方向からイオン注入を行う(図1の工程(b))。続いて、欠陥回復と活性化を兼ねた回復熱処理を行うが(図1の(c)工程)、このとき回復熱処理の時間を変えたサンプルを作製する。回復熱処理の時間は熱処理の方式に依存するが、抵抗加熱式で多数枚を一度に処理可能なバッチ式の熱処理炉を使用した場合には、例えば3分から3時間とすることができる。また、RTAを用いた場合には、例えば1秒から30秒とすることができる。
抵抗率10Ω・cmのボロンをドープした直径200mmシリコン基板を材料として、まずこの基板にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー工程を実施した。そして、このシリコン基板のL/Sパターンの位置を通常の{110}方向から1°および45°傾けたものを準備した。図3(a)及び(b)はL/Sパターンの方向を{110}方向から1°及び45°傾けたことを示す模式図である。図3(b)では{110}方向に形成したノッチを45°傾けてL/Sパターンを形成しているので、Fin構造部は{110}方向に対して45°傾いている。
実施例1と同様に、抵抗率10Ω・cmのボロンをドープした直径200mmシリコン基板を材料として、フォトリソグラフィー工程を実施した。このシリコン基板のノッチ位置は通常の{110}方向であるが、フォトリソグラフィー工程時にノッチ位置を本来の位置から1°および45°傾けて実施した。図3(b)にノッチ位置を45°傾けてFin構造部(L/Sパターン)を形成した場合のシリコン基板10、ノッチ11、及びL/Sの関係の模式図を示す。
抵抗率10Ω・cmのボロンをドープした直径200mmのシリコン基板を材料として、これにフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー工程を行った。このときのノッチ位置は{110}方向で、L/Sは図7に示すように、そのまま{110}方向に形成した。フォトレジストはネガレジストを使用し、1.2μmL/Sパターンをウェーハ面内へ形成した。このレジスト付きウェーハをドライエッチングにてエッチングし、硫酸過酸化水素混合液にてレジストを除去後、RCA洗浄を実施した。このときのドライエッチング条件はHBrとCl2を1:1として、圧力1200mmTorr、300Wの出力条件とした。これらのウェーハに加速電圧(加速エネルギー)450keV、ドーズ量を1E15atoms/cm2としてAsをL/Sの直上と左右の3方向から打ちこんだ。
Claims (3)
- 半導体シリコン基板上に、上に凸形状を有するFin構造部を形成し、該Fin構造部にイオン注入を行った後、前記半導体シリコン基板に回復熱処理を行い、前記Fin構造部のシリコンを再結晶化して、前記Fin構造部のイオン注入による欠陥を評価する方法であって、
前記Fin構造部は少なくとも一方向に延在し、該Fin構造部が延在する方向と前記半導体シリコン基板の{110}方向とが異なる方向となるように前記Fin構造部を形成し、
前記回復熱処理を時間を変えて実施し、前記Fin構造部の前記延在する方向に垂直方向の断面をTEMで観察することにより、前記再結晶化の進行過程でのイオン注入による欠陥の評価を行うことを特徴とする半導体装置の評価方法。 - 前記回復熱処理を抵抗加熱式のバッチ式熱処理炉を用いた場合は熱処理温度を550℃以上650℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の評価方法。
- 前記回復熱処理をRTA熱処理炉を用いた場合は熱処理温度を800℃以上1200℃以下の温度範囲で行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の評価方法。
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