JP7384480B2 - ウェハの製造に使用されるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ要素 - Google Patents
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Description
(1)下層(注入B)をドーピングするステップ、
(2)上層を成長させるステップ、そして、
(3)上層をドーピングするステップ。
(1)犠牲層を成長させるステップ、
(2)下層(注入B)をドーピングするステップ、
(3)犠牲層を除去するステップ、
(4)上層を成長させるステップ、
(5)上層をドーピングするステップ。
図1は、深さプロファイルを生成するための[7]から知られている方法を示す。この場合、イオンビームは、ウェハ処理のためのイオン注入システムにおいて、構造化されたエネルギーフィルタによって基板に注入される。処理後のウェハ内の注入方法及びドーパント分布又は欠陥分布が示されている。特に示されているのは、単一エネルギーイオンビームのエネルギーが、それが入射する点に応じて、微細構造エネルギーフィルタ部品を通過する際にどのように変更されるかである。結果として得られるイオンのエネルギー分布は、基板母体中に注入された物質の深さプロファイルの変更をもたらす。図1には、この深さプロファイルも示されており、ここに示す例では矩形である。
元構造を例として示す。図3に示す個々のフィルタプロファイルは、追加のフィルタプロファイル、したがって追加のドーパント深さプロファイルを得るために互いに組み合わせることができる。エネルギーフィルタの断面図(図面の左端)が、それぞれの場合に示されており、エネルギーフィルタの上面図と、達成されたドーパント濃度対ウェハの深さ(深さの関数として)の変化を示す曲線も示されている。ウェハの「深さ」は、イオンが注入されるウェハの表面に垂直な方向である。図3に示すように、(a)三角柱形状の構造は、矩形のドーパントプロファイルをもたらす。(b)より小さな三角プリズム形状の構造は、(a)の場合よりも深さが小さい矩形のドーパントプロファイルを生成する(したがって、構造のサイズを選択することによってプロファイルの深さを調整することができる)。(c)台形プリズム形状の構造は、プロファイルの始めにピークを有する矩形のドーピングプロファイルを生成する。(d)ピラミッド構造は、基板内の深さが増加するにつれて高さが増加する三角形のドーピングプロファイルを生成する。
生産的環境、すなわち工場では、ほとんどの場合訓練を受けた技術者ではない工業労働者(「オペレータ」)によるイオン注入装置でも生産が行われる。
うことが困難である。このフィルタ技術を経済的に使用できるように、短期間の指導の後、専門家でない人(つまり、技術者でない人)でさえ、摩耗した道具のようにフィルタを交換できること、又は、フィルタを注入システム内の別のものと交換することができることが保証されるべきである。
超接合部品又は最適化されたダイオード構造のような新規な半導体部品は、不均一なドーピング曲線を必要とする。しかしながら、[1-6]に記載された単純なエネルギーフィルタは、一定のプロファイルしか生成しない。Rub[8]に記載されているような複雑なフィルタ構造は、技術的に非常に精巧であり、製造方法の技術水準に従って実現することは困難である。目標は、複雑でない、すなわち製造が容易なフィルタ構造の使用によって、複雑な垂直プロファイル形状を実現することである。
製造条件は、例えば、典型的にはイオン注入装置(タンデム加速器の典型的な端子電圧>1MV~6MV)上で1時間当たりに、約2×1013cm-2のウェハ当たりフルエンスで6インチの直径を有する20~30枚を超えるウェハを製造すべきであることを意味する。この状況で必要な枚数のウェハを製造できるようにするには、1pμA以上かつ数10pμAまでのイオン電流を使用するか、又は、数ワット以上の電力、例えば6W/cm2をフィルタ(典型的な表面積は1~2cm2)上に投入する必要がある。これは、フィルタが熱くなることにつながる。問題は、適切な手段でフィルタを冷却することである。
フィルタ構造は、異方性湿式化学エッチングによって製造することができる。最も簡単な形態では、フィルタ構造は、可能な限り薄い膜上に周期的に配置された、適切に寸法決めされた長い三角形のラメラ(例えば、高さ6μm、間隔8.4μm、長さ数ミリメートル)からなる。鋭い点を有する三角系のラメラの製造は、湿式化学異方性エッチングが正確に調整されなければならないので、コストが掛かる。鋭い点、すなわち非台形のラメラは、尖ったラメラを得るためにエッチング速度及びエッチング時間が互いに正確に調整されなければならないので、コストが掛かる。実際には、これは、エッチング中のかなり多くのプロセス制御作業をもたらす。何百枚ものラメラを有するチップ上のエッチング中に予想される不均一な処理(湿式化学プロセスのエッチング速度は、決して完全に再現可能ではなく、より広い領域にわたって均質であることは決してない)の結果として、それは、歩留まり損失、すなわち、不完全に構造化されたフィルタ要素につながる。目標は、エネルギーフィルタの生産のための簡単で低コストの方法を実現することである。
先に引用した文献[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10]に記載されているイオン注入用のエネルギーフィルタは、イオンがフィルタを通過する際にイオンが移動する距離に差異をもたらす内部3次元構造を有する。移動距離のこれらの差異は、フィルタ材料の停止パワーに依存して、透過イオンの運動エネルギーの変更を生じる。したがって、単一エネルギーイオンビームは、異なる運動エネルギーを有するイオンからなるビームに変換される。エネルギー分布は、フィルタの形状及び材料によって決定される。すなわち、フィルタ構造はイオンリソグラフィによって基板に転写される。
イオンビームとフィルタ材料との核相互作用及び熱負荷のために、フィルタの典型的な耐用期間は、特に、エネルギーフィルタを用いた各イオン注入プロセスの結果となる。約2μmの厚さの支持層、8μmのオーダーの規則的な突起構造、及び、約0.1pμAの電流を有する12MeVの窒素での注入プロセスを有するシリコンのエネルギーフィルタの場合、最大生産量は約100ウェハである(6インチ)。
マスクされたドーパント領域、すなわち、限られた横方向寸法を有する領域の製造のために、特に高アスペクト比の場合には、透過イオンの角度スペクトルを制限して、マスキング層の下にイオンを注入することを避けなければならない。
固体を通るイオンの透過中に、イオンの電荷が平衡状態をとることが知られている。一次ビームの電子は、固体に放出されるか、固体から受け入れられる。すなわち、透過イオンは、フィルタ材料の特性及び一次エネルギーに応じて、フィルタを通過した後、平均してより高い又はより低い電荷状態を有する[26]。これにより、フィルタの正又は負の充電につながる可能性がある。
文献[2]~[15]には、エネルギーフィルタの製造のためのマイクロ技術の方法が提案されている。特に、フィルタの製造のために、湿式化学エッチング又は乾式化学エッチングと組み合わせてリソグラフィ法を用いることが記載されている。フィルタ製造のために、シリコンにおけるアルカリエッチング液(例えば、KOH又はTMAH)による異方性湿式化学エッチング方法が好ましい。
基体の全表面にわたって高い横方向均質性を有するエネルギーフィルタリング下の静止物質を照射することを可能にする照射装置が使用されるべきである。理由:照射システムの終端局は、点状又はほぼ点状のビームスポットでウェハ全体(ウェハホイール)を走査する完全な機械的能力をしばしば有していない。反対に、多くのシステムは、例えば、ウェハを静電的に(y方向に)走査する静電的に拡張されたビーム(=x方向のストライプ)を有する。場合によっては、部分的に機械的なスキャナが使用される。すなわち、ビームはx方向に拡張され、ウェハは機械的にy方向に(ゆっくりと)移動される。
基体の全表面にわたって高い横方向均質性を有するエネルギーフィルタリング下の静止基板又は可動基板を照射し、より大きなフィルタ表面にわたってそのように照射することを可能にする照射装置を使用しなければならない。これにより、フィルタの熱的影響や劣化の影響を軽減することができる。
エネルギーフィルタは、基板内のドーピングプロファイルを操作するためのツールである。特定の条件下では、基板内で生成されるドーピングプロファイルをエネルギーフィルタの後、すなわち、エネルギーフィルタの下流の位置で操作することが望ましい。特に、ドーピングプロファイルの表面近くの始まりを基板から「押し出す」ことが望ましい。これは、様々な理由(特に、散乱によるイオンの損失)のために、基板内のドーパントプロファイルの始まりがフィルタによって正確に調整できない場合に特に有利であり得る。このようなエネルギーフィルタの後のドーピングプロファイル操作は、基板上の犠牲層への注入によって達成することができる。
特定の用途では、基板内のドーピングプロファイルが横方向の変化を示すことが望ましい。特に、均質なドーピングプロファイルの注入深さの変化は、半導体部品のエッジ終端のために有利に使用することができる。このようなドーピングプロファイルの横方向の調整は、基板上に横方向の厚さの変動を有する犠牲層を設けることによって達成することができる。
特定の用途では、2つ以上のプロファイルをある深さで「継ぎ目」に沿って互いに接合することが望ましい。さもなければ、層の間に絶縁が存在するからである。この問題は、特に上側のドーピングプロファイルの下端又は下側のドーピングプロファイルの上端が緩やかに先細りする濃度の「テール」を含む層システムで生じる。
マルチフィルタが、ビームの前方で直線的に前後に(例えば、回転するウェハディスクの場合、垂直走査方向で)移動することができる可動基板チャンバの部分に取り付けられている場合、マルチフィルタは、単に基板チャンバを移動させることによってビームに対して相対的に容易に移動する。フィルタの前方で一方向に走査する磁気又は静的走査装置を用いることにより、例えば、垂直振動距離と水平走査距離との積に等しい非常に大きなマルチフィルタ表面を使用することができる。ウェハとフィルタの動きはこの配置で結合され、これはドーピングの横方向の均質性に関する問題を引き起こす可能性がある。ウェハホイールの回転により、イオンビームはウェハ上に線を「書き込む」。上記配置の結果として、例えばウェハ上の水平照射線の位置は、マルチフィルタ上のある垂直位置に結合される。個々のフィルタ要素間の隙間は、例えば、ウェハ上に不均質にドープされた線をもたらす。したがって、マルチフィルタにおけるフィルタ部品の配置は、フィルタと基板
の直線運動の結合にもかかわらず、横方向の均質性が確保されるように選択されなければならない。
注入フィルタの取扱いを容易にするフレームを、以下に「フィルタチップ」と呼ぶ問題のフィルタに設置することが提案されている。図4~図6に示すように、このフレームは、イオン注入システム上で適切な大きさのあらかじめ設置されたフレームホルダ内で使用できるように構成することができる。フレームはエネルギーフィルタを保護し、取り扱いを容易にし、電気的散逸及び熱放散、及び/又は電気的絶縁を処理する(図36を参照)。フレームは、フィルタ要素の製造業者によって、フィルタチップを埃のない環境で設けることができ、無塵包装でイオン注入システムに供給することができる。
ることもできる。この場合、フィルタをフレームに挿入することができる。別の例によれば、フレームは、モノリシックフレームと、モノリシックフレームに取り付けられたフィルタの材料とは異なる材料の少なくとも1つの追加のフレームとを含む。この追加フレームは、例えば金属フレームである。
原理的には、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタの幾何学的構成は、半導体材料中の任意の所望のドーピングプロファイルを実現することを可能にすることができる。複雑なプロファイルの場合、これは、ピラミッド、定義された壁面傾斜を有するピット、逆ピラミッドなどの、異なるサイズ及び場合によっては異なる高さの幾何学的に要求の厳しい3次元エッチング構造を同一のフィルタチップ上に生成することが必要であることを意味する。
要素を互いに直接隣接させることもできる。図14は、幾つかの隣接するフィルタ要素F1,F2,F3を備えるマルチフィルタの断面図を示す。マルチフィルタはフィルタフレームに挿入される。個々のフィルタ要素F1,F2,F3は、この例では斜めに切断され、互いに直接隣接して配置されている。
所与のターゲットドーピングに対する高いウェハスループットは、高いイオン電流によってのみ実現することができる。イオンビームの一次エネルギーの約20%~約99%がフィルタ膜、すなわちビームが通過する注入フィルタの部分に堆積されるので、高いイオン電流であってもフィルタの温度が過度に上昇するのを防ぐ方法として、冷却方法の使用が提案されている。
これにより、加熱されたフィルタチップは、熱放散によって冷却される。図15は、このような冷却フィルタホルダの例を示している。特に示されているのは、イオン注入装置のチャンバ壁に取り付けられたフィルタホルダを通る断面である。この例では、冷却剤ラインがフィルタフレームを収容するフィルタホルダに組み込まれている。液体冷却剤は、外部冷却装置(図示せず)によってこれらの冷却剤ラインに供給される。これに代えて又は加えて、冷却剤ラインは、フィルタホルダ(図示せず)の表面に配置することもできる。
例えば10~15枚のウェハを装填した回転するウェハホイールを使用する場合には、フィルタ又はフィルタホルダは、回転又は直線運動で振動するように構成することが提案されている。あるいは、イオンビームは、フィルタが静止したまま静電的にフィルタ上を移動することができる。
すなわち、全てのフィルタ要素が同時に照射されるわけではないので、照射されないフィルタ要素は冷却され得る。
正確な高さ及び完全な鋭い点を有する突起構造を有するフィルタ要素の製造は、処理技術の観点から要求されており、それに対応して高価である。
横方向の均質性の側面は、静的注入の状況において重要であり得る。回転するウェハディスク(ウェハホイール)が、例えば11枚のウェハ及び固定されたイオンビームと共に使用される場合、均質性は、ウェハディスクのイオンビームに対する回転及び並進運動によって決定される。
フィルタの格子定数の周期に匹敵する横方向の距離を通過する。
核相互作用と顕著な温度変化(典型的には数100℃までのフィルタの加熱)のために、エネルギーフィルタは、累積された注入イオン線量の関数として劣化する。
ターゲット基板上にブランク領域を必要とする用途では、マスキング材料をターゲット基板に適用することができる。
の形態であるように、上面図では矩形、特に正方形である。しかしながら、これは一例に過ぎない。個々のコリメータが平面図で円形、楕円形、又は六角形(ハニカム状)であるか、又は他の所望の多角形形状を有するように格子を実現することもできる。
マスクされた注入の場合、フィルタ上のコリメータの代わりに又はそれに加えて、コリメータ構造として作用するようにターゲットウェハにマスキングを適用することが可能である。このマスキングのための条件は、マスキングの停止パワーが、少なくともターゲット基板材料中の透過イオンビームの平均範囲に対応していなければならないことである。角度分布に対して要求される制限がマスキングによっても達成されるように、マスキングのアスペクト比をそれに応じて適合させることができる。図25は、ターゲット基板上に直接配置された、このタイプのコリメータ構造の例を示している。このコリメータ構造は、先に説明した幾何学的形状のいずれかを有することができ、したがって、基板構造のレイアウト及び必要な最大角度分布に依存して、例えば、ラメラ状、ストリップ状、管状、又はハニカム状であり得る。このコリメータ構造のアスペクト比は、コリメータ構造を形成する基板上のマスクのブランク領域の高さ(図25のh)と幅(図25のb)との比である。
を有し、台形構造が最も低く、その結果、このセクションでは隣接する構造間の距離CD3が最小となる。第2セクションでは、ベースの厚さは、第1セクションの厚さと第3セクションの厚さとの間にある。これに対応して、このセクションにおける台形構造の高さは、第1セクションの高さと第3セクションの高さとの間にあり、隣接する構造間の距離CD2は、このセクションでは、第1セクションの距離CD1と第3セクションの距離CD3との間にある。個々のセクションは、その表面積に関して同じサイズであることができるが、サイズが異なることもある。また、最小フィルタ厚さが異なる3つ以上のセクションを提供できることは明らかである。
基板に対するフィルタの注入配置:ある場合には、突起は基板に面し、他の場合には突起は基板から離れる方向に向く(→スパッタリング、衝撃時の散乱)。先に説明した注入方法及び以下に説明する注入方法の間、フィルタは、それぞれの場合に、フィルタの微細構造が基板に面しているように、すなわち、図28(a)に示されているようにイオンビームから離れているように使用することができる。あるいは、図28(b)に示すように、フィルタの微細構造が基板から離れるように、すなわちイオンビームに向いているように、フィルタを回転させることもできる。後者は、スパッタリング効果に有利な影響を与えることができる。
フィルタ及び/又は基板の傾斜
フィルタ及び/又は基板が結晶材料からなる限り、望ましくないチャネリング効果が生じる可能性がある。すなわち、イオンは、特定の結晶方向に沿って増加した範囲を達成することができる。効果の大きさと受容角は、温度とエネルギーの関数である。フィルタ及び基板に使用される出発材料の注入角及び結晶学的表面配向は重要な役割を果たす。一般的に、チャネリング効果は、上述のパラメータがウェハごとに、及び、1つの注入システムと他の注入システムとで異なる可能性があるため、ウェハ全体にわたって確実に再現することができない。
ルに全く異なる影響を及ぼす可能性がある。
上述のように、より複雑なドーパント深さプロファイルは、フィルタ要素の幾何学的設計を適合させることによって実現することができる。以下の説明を簡単にするために、全てのタイプの散乱効果は無視される。
図における横方向の位置は「y」で示されている。
固体を通るイオンの透過中に、一次ビームの電子は固体中に残るか、又はイオンによって吸収されることが知られている。すなわち、フィルタ材料の特性及び一次エネルギーに依存して、透過イオンは、フィルタを通過した後、平均してより高い又はより低い電荷状態を有する[26]。電子はフィルタに放出又は吸収される。
トル以下である。したがって、例えば、そこに取り付けられたファラデーカップによる基板でのイオン電流の測定は、(熱電子放出からの)熱電子の拡散及び(イオン衝撃からの)高速電子の作用によって改変される。
エネルギーフィルタは、イオン衝撃中にフィルタが常に規定された電位になるように、設計され取り付けられることが提案されている。図38は、これが保証されているフィルタの配置の断面を示す。このフィルタの配置では、フィルタフレーム内のフィルタは、二次電子を抑制するために、フィルタホルダに対して規定された(正の)電位に保持される。フィルタフレームは、電圧源に接続され、フィルタホルダ及び注入装置のチャンバ壁から電気的に絶縁されている。
注入フィルタは、湿式化学エッチング又は乾式化学エッチングと組み合わせたリソグラフィのようなマイクロ技術の方法によって製造することができる。特に、アルカリエッチング液(例えば、KOH又はTMAH)による異方性湿式化学エッチングは、シリコンからのフィルタ製造のために使用される。このタイプのフィルタでは、機能フィルタ層は単結晶シリコンからなる。したがって、高エネルギーイオンによる衝撃の間、チャネリング効果は、制御が困難な方法でフィルタ層の有効エネルギー損失に影響を及ぼす可能性がある。どのようにしてそのような効果を回避できるかについての例を以下に説明する。
図40に一例として示すように、静止基板の均質でエネルギーフィルタリングされた照射は、フィルタの前のイオンビームを「ぐらつかせること」(=制御された偏向)と、ウォブリングユニット(=イオンビーム偏向システム)と静止基板との間にフィルタを配置することと、正しい偏向角、及び、フィルタと基板との間の正しい距離d(通常、数cmからm)を選択することとによって達成される。図40は、エネルギーフィルタを通る基板への注入のための配置を示す。この配置は、フィルタの前に配置されたイオンビームの偏向装置を含む。この偏向装置によって達成され得るイオンビームの偏向は、注入のために、基板が完全に照射され得るように、すなわち、その表面全体を照射され得るように、フィルタと基板との間の距離(典型的には数cm~数mの範囲内)と調整される。
(a)フィルタ表面全体がアクティブである配置
図41は、ビーム面積が適切な手段によって拡大され、照射されたフィルタ表面積が基板表面積よりも大きい、エネルギーフィルタ注入(すなわち、エネルギーフィルタによる注入)のための配置を示す。その結果、基板を完全に照射することができ、大きなフィルタ表面を使用することができる。照射されるフィルタ領域の直径は、基板の直径よりも大きい。基板は静的でも可動でもよい。この配置により、大きなフィルタ表面を用いることが可能となり(=フィルタの劣化の影響や熱的影響の低減)、基板の全面に確実に照射す
ることができる。このタイプの配置の使用は、必要なフィルタ構造が「大きい」場合に特に有利である。高耐圧Si-IGBT又はSiパワーダイオードにプロトンをドープするには、100μmを超える浸透深さが必要である。したがって、この用途のためには、>100μmの「突起高さ」を有するフィルタ構造が提供されなければならない。このようなフィルタ構造は、大きな基板(例えば、6インチ又は8インチ)の場合でも、十分な機械的安定性で非常に容易に製造することができる。
最初にセクション14(a)で説明したのと同じ構成が使用される。ビーム面積が適切な手段によって拡大され、照射されたフィルタ表面が基板表面よりも大きいエネルギーフィルタ注入のための配置。それにもかかわらず、フィルタ面全体がここではアクティブではない。逆に、フィルタ表面のある部分のみがアクティブである。これは、フィルタが、例えばストリップの形態の多数のフィルタ要素の配列からなることを意味する。これらのフィルタ要素は、例えば適切な製造プロセスによって基板からモノリシックに製造することができる。フィルタ表面の他の(非アクティブな)部分は、フィルタ膜を安定化させるために使用される。この部分は、イオンビームが影を投射する原因となる。したがって、この配置では、シャドーイング効果を補償するために、基板又はフィルタのいずれかを移動させなければならない。この配置により、大きなフィルタ面を利用することが可能となり(=フィルタの劣化の影響や熱的影響の低減)、基板の全面に確実に照射することができる。図42は、非アクティブ部分を有し、一方向の機械的走査を伴うフィルタを示す。
さらに、厚さ及び停止パワーが適切に選択された犠牲層を基板に適用することができるので、注入プロファイルは基板内で所望の方法で深さ方向にシフトされる。このタイプの犠牲層は、マスクされたイオン注入(図43を参照)及びマスクされていないイオン注入のためにも使用することができる。特に、この方法は、ドーピングプロファイルの望ましくない開始部分を基板から犠牲層に「押し込む」こと、すなわちプロファイルの開始部分を犠牲層に埋め込むことを可能にする。
その停止パワーと、ウェハ表面上の厚さの変化が基板に対して適切に選択された犠牲層を適用することにより、注入プロファイルは、ウェハ上の横方向位置の関数として基板内に深さ方向に所望のようにシフトさせることができる。このタイプの犠牲層は、マスクされたイオン注入のために、またマスクされていないイオン注入のためにも使用され得る(図44を参照)。特に、均質なドーピングプロファイルの注入深さの変化は、半導体部品のエッジ終端のために有利に使用することができる。
2つ以上のドーピングプロファイルを巧みに重ね合わせることができ、その結果、特にオーバーラップの領域において所望の総体的なドーピングプロファイルが得られる。この技術は、特に多層の成長及びドーピングに有利である。代表的な例は、幾つかのSiCエピ層の成長とそれらのエネルギーフィルタリングされたドーピングからなる。層間の良好な接触が保証される必要がある。
巧みな配置を使用することができるので、フィルタと基板との結合された振動運動にもかかわらず、すなわち、フィルタと基板との間の相対的な垂直移動がないにもかかわらず、イオンの分布の横方向の均質性が達成される。このタイプの配置を図45に示す。ウェハは、基板の後ろでウェハホイールのx方向の回転によって案内される。イオンビーム(図示せず)は、例えば、x方向に拡張され、注入チャンバの垂直振動運動によってマルチフィルタ表面全体を走査する。フィルタ表面は、アクティブなフィルタ領域と非アクティブなホルダ領域とからなる。配置(A)は好ましくない配置である。照射されたフィルタ表面をy1とy2について考えると、y1では3つのフィルタが照射され、y2ではフィルタは全く照射されない。その結果、ウェハ上に横方向に不均質なストライプパターンが得られる。配置(B)は、より良い配置の可能な例を示す。2つのフィルタが、y1とy2の両方について照射される。これは全てのyに当てはまる。その結果、ウェハ表面上の横方向に均質なドーピングが達成される。
別の態様は、エネルギーフィルタによって変更されたイオン注入の重要なパラメータを監視するという問題を解決することを意図している。そのようなパラメータは、例えば、最小又は最大の「投影飛程」、フィルタの幾何学的形状によって決定される深さ濃度分布、(エネルギー依存的な)角度分布である。イオン注入されたイオン種などの他のパラメータの監視も有用であり得る。特に、イオンが注入されたウェハ上、又は、(同時に)ウェハの近くの(複数の)構造上で監視が可能でなければならない。1つの態様によれば、監視は、監視構造又はウェハの更なる処理を必要とせずに実行されるべきである。
学特性を変化させる。例えば、この変化は、所与のイオン種についての注入されたイオン線量に比例する。(2)で引用した材料は、例えばPMMA(プレキシガラス)、PMMA、SiC、LiNbO3、KTiOPO4などである。
1.エネルギーフィルタにより変更されたイオン注入の性能
2.マスクの除去は可能であるが必ずしも必要ではない。なぜなら、読み出し測定は、基板の裏面からの反射によっても行うことができるからである。
a.吸収スペクトル、波長分解される
b.透過スペクトル、波長分解される
c.反射率、波長分解される
d.単純な全体的な吸収、すなわち、波長分解されない
e.単純な全体的な透過、すなわち、波長分解されない
f.屈折率の変化の測定
g.偏光の変化
4.較正曲線又は比較標準との比較、及び注入プロセスが予想どおりに行われたかどうかの判定。
したがって、これは、フィルタの劣化の試験であり、注入線量が機械側で正しく設定されているかどうかを判断するための試験である。
したがって、これは、正しい注入エネルギーの試験、フィルタの劣化の試験、及び生成されたフィルタ構造の正確さの試験である。
したがって、これは、フィルタの劣化の試験、フィルタの正しい形成の試験、及び注入チャンバ内の正確な幾何学的配置のための試験である。
A.注入されたイオンの深さ分布の監視
図49~52は、一例として、エネルギーフィルタによって設定された注入されたイオン線量の深さ分布の監視を示す。この例では、次の簡単な前提が適用される。
個々の構造の横方向の寸法は、読み出し装置の要件に応じて、平方マイクロメートルから平方ミリメートルから平方センチメートルの範囲であり得る。
図53は、最大投影飛程の監視に適合した構造を示す。
イオン注入のためのエネルギーフィルタは、フィルタ通過後にイオン角度のエネルギー
依存スペクトルを生成することが知られている。
1.固定されたマスクの厚さ、様々な形状のマスク開口部→アスペクト比の変化;
2.可変マスク厚さ、マスク開口部の固定された幾何形状→アスペクト比の変化;
3.1と2の組み合わせ;
4.互いに異なる1,2,又は3の角度からなる複数のアレイ(又は個々の構造)の配置によって、角度分布の方向依存性を監視することができる。
(1)下層(注入B)をドーピングするステップ、
(2)上層を成長させるステップ、
(3)上層をドーピングするステップ。注入Aの高エネルギーテールを構成する可能性は限られているが、注入Bの低エネルギーテールは、特に、「ポイント15:犠牲層による基板内のドーピングプロファイルの変更」に記載されているような犠牲層の導入によって影響を受ける可能性がある。
(1)犠牲層を成長させるステップ、
(2)下層(注入B)をドーピングするステップ、
(3)犠牲層を除去するステップ、
(4)上層を成長させるステップ、
(5)上層をドーピングするステップ。
[0] Energy filter for ion implantation systems. M. Rub, Research Report of theUniversity of Applied Sciences (Ernst-Abbe-Hochschule) Jena , 2013/2014.
[2] Constantin Csato, Florian Krippendorf, Shavkat Akhmadaliev, Johannes vonBorany, Weiqi Han, Thomas Siefke, Andre Zowalla, Michael Rub: Energy filter fortailoring depth profiles in semiconductor doping applications. Nucl. Instr.Meth., B, 2015,
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Claims (1)
- 注入装置を用いてイオンビームをウェハに照射することにより、前記ウェハにイオンを注入するステップを含み、
前記注入装置は、
フィルタフレームと、
前記フィルタフレームに保持されたフィルタと、を含んで構成され、
前記フィルタは、前記フィルタを通過して前記ウェハに向かう前記イオンビームによって照射され、
前記フィルタは、一方の面に平坦なベース面を有し、反対側の面に突出した微細構造を有し、前記フィルタは、前記フィルタの前記突出した微細構造がウェハの反対側を向き、前記イオンビームの方向を向くように配置され、前記フィルタは、前記イオンビームに面する前記ウェハの表面に対して、前記フィルタの前記平坦なベース面がゼロより大きい角度で配置されるように、注入の間、前記ウェハに対して傾斜される、ウェハをドーピングする方法。
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