JPH01245518A - イオン注入方法 - Google Patents
イオン注入方法Info
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- JPH01245518A JPH01245518A JP7184688A JP7184688A JPH01245518A JP H01245518 A JPH01245518 A JP H01245518A JP 7184688 A JP7184688 A JP 7184688A JP 7184688 A JP7184688 A JP 7184688A JP H01245518 A JPH01245518 A JP H01245518A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に改良され
たイオン注入方法に関する。
たイオン注入方法に関する。
（従来の技術）
半導体装置、例えばＭＯ３Ｆ［ＥＴの製造工程に於いて
。
。
前記ＭＯ５ＦＥＴを構成する拡散層領域をイオン注入法
を用いて形成する際に、入射イオンのチャンネリングに
よって、拡散層の接合深さが所望の値より深くなること
を防ぐために、斜めイオン注入法を行なっている。（例
えば、阿部他、［シリコン結晶とドーピングＪ ％ ｐ
、１９５丸善）しかし、斜めイオン注入法では、第６図
に示すように基板（６３）上に設けられたイオン注入の
マスク（６１）が有限の厚さを有するため、前記基板の
マスクの影（６４）になる部分にはイオンが入り菫しく
なる。従って、本来、マスク端の直下の所望の基板内部
の領域にはイオン注入ができなかった。また、１方向か
らのみ、イオン注入を行なうと、マスクの影になる部分
が場所によって異なり、できあがった素子に非対称性が
生じ、素子特性が悪化するということがあった。（例え
ば、 、Ｙ、Ｏｏｗａｋｉ ｅｔ ａｌ、、ＩＥＤＭ
８５．ｐｐ。
を用いて形成する際に、入射イオンのチャンネリングに
よって、拡散層の接合深さが所望の値より深くなること
を防ぐために、斜めイオン注入法を行なっている。（例
えば、阿部他、［シリコン結晶とドーピングＪ ％ ｐ
、１９５丸善）しかし、斜めイオン注入法では、第６図
に示すように基板（６３）上に設けられたイオン注入の
マスク（６１）が有限の厚さを有するため、前記基板の
マスクの影（６４）になる部分にはイオンが入り菫しく
なる。従って、本来、マスク端の直下の所望の基板内部
の領域にはイオン注入ができなかった。また、１方向か
らのみ、イオン注入を行なうと、マスクの影になる部分
が場所によって異なり、できあがった素子に非対称性が
生じ、素子特性が悪化するということがあった。（例え
ば、 、Ｙ、Ｏｏｗａｋｉ ｅｔ ａｌ、、ＩＥＤＭ
８５．ｐｐ。
４９２〜４９５゜）（６２）は、イオンビームが打ち込
まれた領域である。これを解決するためには、ウェハー
に対するイオンの注入方向を変え、イオン注入を数回に
分けて行なう等の対策を講じる必要があったが既存の装
置にその機能を装備するのは国運なことが多く、また、
注入を数回に分けるために注入量の制御等に面倒な点が
あった。
まれた領域である。これを解決するためには、ウェハー
に対するイオンの注入方向を変え、イオン注入を数回に
分けて行なう等の対策を講じる必要があったが既存の装
置にその機能を装備するのは国運なことが多く、また、
注入を数回に分けるために注入量の制御等に面倒な点が
あった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は上述のような、ＭＯＳＦＥＴの製造工程におけ
る斜めイオン注入法に起因する素子の特性悪化の問題を
解決するために、注入イオンが磁場中を通過するように
し、ウェハーに対するイオンの注入方向を何回も変える
ことなしに、均一な拡散層領域をもつ素子を実現する技
術を提供するものである。
る斜めイオン注入法に起因する素子の特性悪化の問題を
解決するために、注入イオンが磁場中を通過するように
し、ウェハーに対するイオンの注入方向を何回も変える
ことなしに、均一な拡散層領域をもつ素子を実現する技
術を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明においては、イオン
注入工程で、加速されたイオンを磁場中を通過させ、イ
オンに作用するローレンツ力を利用して１個々のイオン
が螺旋状の軌跡を描くようにして、半導体基板に注入す
るようにする。
注入工程で、加速されたイオンを磁場中を通過させ、イ
オンに作用するローレンツ力を利用して１個々のイオン
が螺旋状の軌跡を描くようにして、半導体基板に注入す
るようにする。
電磁界中で運転するイオンのような荷電粒子に働く力（
ローレンツ力）Ｆは、次式のようにあられせる。
ローレンツ力）Ｆは、次式のようにあられせる。
Ｆ ＝ｅ （Ｅ＋ＶｘＢ） ■
ここでＶは粒子の速度ベクトル、ｑは粒子の電荷、Ｅは
電界ベクトル、Ｂは磁界ベクトル、である。簡単のため
、第２図に示すように磁場の方向を２軸方向にとり、Ｚ
軸に垂直な方向にＸ軸とｙ軸をとる。この式によれば、
速度ベクトルのＸ成分、またはＸ成分がＯでなければ、
磁界の中でイオンはＺ軸に巻き付くような螺旋軌道を描
いて運動する。ウェハーを２軸に垂直な角度に置けば、
ウェハーに対するイオンの入射角度が、チャンネリング
が起きたり、素子の非対称性を生じさせたりしないよう
に制御できる。
ここでＶは粒子の速度ベクトル、ｑは粒子の電荷、Ｅは
電界ベクトル、Ｂは磁界ベクトル、である。簡単のため
、第２図に示すように磁場の方向を２軸方向にとり、Ｚ
軸に垂直な方向にＸ軸とｙ軸をとる。この式によれば、
速度ベクトルのＸ成分、またはＸ成分がＯでなければ、
磁界の中でイオンはＺ軸に巻き付くような螺旋軌道を描
いて運動する。ウェハーを２軸に垂直な角度に置けば、
ウェハーに対するイオンの入射角度が、チャンネリング
が起きたり、素子の非対称性を生じさせたりしないよう
に制御できる。
（作用）
本発明では、イオン注入工程でウェハーに入射する前の
イオンが磁場中を通過し、イオンがローレンツ力を受け
て、磁場に重直な平面内で円運動をしながら、磁場と平
行な方向に進むような螺旋運動をするため、ウェハーに
対するイオンの入射角度が適当な分布を持ち、チャンネ
リングが起こって接合深さが深くなり過ぎたり、マスク
の影になってイオンの入りにくい位置が方向によりかた
よって、素子の特性を悪化させたりすること無く。
イオンが磁場中を通過し、イオンがローレンツ力を受け
て、磁場に重直な平面内で円運動をしながら、磁場と平
行な方向に進むような螺旋運動をするため、ウェハーに
対するイオンの入射角度が適当な分布を持ち、チャンネ
リングが起こって接合深さが深くなり過ぎたり、マスク
の影になってイオンの入りにくい位置が方向によりかた
よって、素子の特性を悪化させたりすること無く。
半導体装置を製造することができる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
１１件失産孤
本発明の第一の実施例として、ホウ素のイオンＢ＊を加
速エネルギー５０ｋｅｖで、Ｓｉ半導体基板（ウェハー
）に注入する場合について述べる。ウェハーに対して、
イオンビームが通常のチャンネリング防止のための角度
約７°に設定する。第１図に示すように、ウェハーに対
して垂直な方向をＺ軸方向として、２軸方向にに磁場を
印加する。イオンビームは前述のように２軸に対して傾
いているため、イオンの速度ベクトルをＶ＝＝（Ｖ工ｒ
ｖＶ＋ Ｖｚ）と書くと、少なくともＶ工又はＶＶの
いずれかは０ではない。Ｚ軸に垂直なＸ−Ｙ平面内の速
度ベクトルの大きさをＶとすれば、ｖＰ＝νＶ工”＋ｖ
ｙ”なので。
速エネルギー５０ｋｅｖで、Ｓｉ半導体基板（ウェハー
）に注入する場合について述べる。ウェハーに対して、
イオンビームが通常のチャンネリング防止のための角度
約７°に設定する。第１図に示すように、ウェハーに対
して垂直な方向をＺ軸方向として、２軸方向にに磁場を
印加する。イオンビームは前述のように２軸に対して傾
いているため、イオンの速度ベクトルをＶ＝＝（Ｖ工ｒ
ｖＶ＋ Ｖｚ）と書くと、少なくともＶ工又はＶＶの
いずれかは０ではない。Ｚ軸に垂直なＸ−Ｙ平面内の速
度ベクトルの大きさをＶとすれば、ｖＰ＝νＶ工”＋ｖ
ｙ”なので。
Ｘ−Ｙ平面内でホウ素でイオン■は運動方程式％式％
で表わせる、第２図に示すような螺旋運動をする。
第２図のイオンの運動を磁場と垂直な平面内でみたのが
第３図である。ここでｒはローレンツ力による円運動の
半径、Ｂは磁束密度、ｍはイオンの質量、ｅは単位電荷
である。■式より、円運動の周波数ｆ （Ｈｚ）は、 となり、１１！場の大きさのみで決まる。例えば１０ｋ
Ｇａｕｓｓの磁場をかけると周波数はこの場合、ｆ＝５
Ｘ１０’Ｈｚ’となる。
第３図である。ここでｒはローレンツ力による円運動の
半径、Ｂは磁束密度、ｍはイオンの質量、ｅは単位電荷
である。■式より、円運動の周波数ｆ （Ｈｚ）は、 となり、１１！場の大きさのみで決まる。例えば１０ｋ
Ｇａｕｓｓの磁場をかけると周波数はこの場合、ｆ＝５
Ｘ１０’Ｈｚ’となる。
一方、５０ｋｅｖに加速されたホウ素イオンＢ＋の速度
は 一！−ｍ Ｖ２＝ ５０ （ｋｅＶ） ２ （イ）より、およそ
９ Ｘ １０’ ｍ／ｓｅｅとなる。前述のごとくビー
ムが７°の角度Ｚ軸に対して傾いている場合には、ｖｒ
／ｖｚ＝ｔａｎ７°−ａｏ、１２であり、ｙ２＝ｌｌ＋
９ Ｘ １０’ ｍ／ｓｅｃ、 ｖｐＮ Ｉ Ｘ １０
’ ｍ／ｓｅｅ程度となる。磁場の印加される範囲の長
さが、１ｍであるとすると、その間で１個のイオンは５
００回以上Ｚ軸のまわりをまわることになる。従ってビ
ームのエネルギー、磁場の大きさ、ビームと磁場のなす
角度等の分布により、螺旋運動をしたイオンがウェハー
に入射するときの方向はＺ軸方向に対して約７°を保っ
たまま、Ｘ−Ｙ方向についてはランダムな方向になる。
は 一！−ｍ Ｖ２＝ ５０ （ｋｅＶ） ２ （イ）より、およそ
９ Ｘ １０’ ｍ／ｓｅｅとなる。前述のごとくビー
ムが７°の角度Ｚ軸に対して傾いている場合には、ｖｒ
／ｖｚ＝ｔａｎ７°−ａｏ、１２であり、ｙ２＝ｌｌ＋
９ Ｘ １０’ ｍ／ｓｅｃ、 ｖｐＮ Ｉ Ｘ １０
’ ｍ／ｓｅｅ程度となる。磁場の印加される範囲の長
さが、１ｍであるとすると、その間で１個のイオンは５
００回以上Ｚ軸のまわりをまわることになる。従ってビ
ームのエネルギー、磁場の大きさ、ビームと磁場のなす
角度等の分布により、螺旋運動をしたイオンがウェハー
に入射するときの方向はＺ軸方向に対して約７°を保っ
たまま、Ｘ−Ｙ方向についてはランダムな方向になる。
従って、注入されるイオンは適当な分布をもち、全体的
に均一なイオン注入が行なえる。
に均一なイオン注入が行なえる。
第２の実施例
本発明の第二の実施例として、第一の実施例と同様にホ
ウ素のイオンを注入する場合を例にとる。
ウ素のイオンを注入する場合を例にとる。
第二の実施例では第４図に示すように、印加する磁場と
イオンビームの方向は、若干傾けて設定するが、イオン
ビームはウェハーに対して積極的に傾けてはいない。磁
場とイオンビームのなす角度を例えば７°程度に設定す
れば、磁場の方向をＺ軸方向として、Ｘ−Ｙ平面内の速
度ベクトルの大きさはＯではないので、イオンはローレ
ンツ力を受けて螺旋運動をする。従って、第一の実施例
と同様にウェハーに入射する際のイオンの角度は、ウェ
ハーに垂直な方向には約７°、ウェハー面内ではランダ
ムになる。
イオンビームの方向は、若干傾けて設定するが、イオン
ビームはウェハーに対して積極的に傾けてはいない。磁
場とイオンビームのなす角度を例えば７°程度に設定す
れば、磁場の方向をＺ軸方向として、Ｘ−Ｙ平面内の速
度ベクトルの大きさはＯではないので、イオンはローレ
ンツ力を受けて螺旋運動をする。従って、第一の実施例
と同様にウェハーに入射する際のイオンの角度は、ウェ
ハーに垂直な方向には約７°、ウェハー面内ではランダ
ムになる。
また、この実施例で用いる磁場は第５図のイオン注入装
置の断面の概略図に示すようにソレノイドコイル（５０
）をイオン注入装置のビームライン上の適当な位置（例
えば、ビームのデフレクタ−（５１）、（５２）とウェ
ハー（５３）の間）に設置することにより、所望の大き
さと方向のものを用意できる。
置の断面の概略図に示すようにソレノイドコイル（５０
）をイオン注入装置のビームライン上の適当な位置（例
えば、ビームのデフレクタ−（５１）、（５２）とウェ
ハー（５３）の間）に設置することにより、所望の大き
さと方向のものを用意できる。
注入イオンのエネルギーや種類によっては、超伝導コイ
ルを使用することもありうる。第５図ではコイルビーム
の通る真空系の外側に設置しであるが、真空系の内側に
入れてもよい。同図の装置において、（５４）はイオン
源、（５５）は前記イオン源（５３）からのイオンビー
ム（５６）を引き出すための引出し電極、（５７）は質
量分析マグネット、 （５８）はイオンを加速するため
の加速管、（５９）はイオンビームを収束するための四
重極レンズ、（６０）はファラデーカップである。
ルを使用することもありうる。第５図ではコイルビーム
の通る真空系の外側に設置しであるが、真空系の内側に
入れてもよい。同図の装置において、（５４）はイオン
源、（５５）は前記イオン源（５３）からのイオンビー
ム（５６）を引き出すための引出し電極、（５７）は質
量分析マグネット、 （５８）はイオンを加速するため
の加速管、（５９）はイオンビームを収束するための四
重極レンズ、（６０）はファラデーカップである。
なお１本発明は、磁場とイオンの進行方向のなす角θが
０°＜ ０ ＜９０’あるいは９０°〈θ（１８０’の
範囲であれば同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
０°＜ ０ ＜９０’あるいは９０°〈θ（１８０’の
範囲であれば同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
以上詳述したように、本発明によれば、半導体基板に不
純物等を導入するイオン注入方法において、チャネリン
グによって接合深さが深くなり過ぎたり、イオンの入り
にくい、マスクの影ができたりすること無く、良好な特
性の半導体装置を製造することができる。
純物等を導入するイオン注入方法において、チャネリン
グによって接合深さが深くなり過ぎたり、イオンの入り
にくい、マスクの影ができたりすること無く、良好な特
性の半導体装置を製造することができる。
第１図は本発明の一実施例を説明するためのイオンビー
ムと磁場と基板の位置関係を示す模式図、第２図は磁場
中を運動するイオンの軌跡を示す図、第３図は磁場と垂
直な平面内のイオンの運動を示す図、第４図は本発明の
他の実施例を示すためのイオンビームと磁場と基板の位
置関係を説明す模式図、第５図は磁場を印加するための
ソレノイドコイルを入れたイオン注入装置の概略図、第
６図は従来技術の斜めイオン注入を示す模式図である。 １・・・イオン、 ５０・・・ソレノイドコイル。 ５３・・・ウェハ、５４・・・イオン源、５５・・・引
出し電極、５６・・・イオンビーム、５７・・・質量分
析マグネット、５８・・・加速管、 ５９・・・四重極
レンズ、５１・・・Ｙ偏向プレート、５２・・・Ｘ偏向
プレート。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第１図 第２図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ６ 図
ムと磁場と基板の位置関係を示す模式図、第２図は磁場
中を運動するイオンの軌跡を示す図、第３図は磁場と垂
直な平面内のイオンの運動を示す図、第４図は本発明の
他の実施例を示すためのイオンビームと磁場と基板の位
置関係を説明す模式図、第５図は磁場を印加するための
ソレノイドコイルを入れたイオン注入装置の概略図、第
６図は従来技術の斜めイオン注入を示す模式図である。 １・・・イオン、 ５０・・・ソレノイドコイル。 ５３・・・ウェハ、５４・・・イオン源、５５・・・引
出し電極、５６・・・イオンビーム、５７・・・質量分
析マグネット、５８・・・加速管、 ５９・・・四重極
レンズ、５１・・・Ｙ偏向プレート、５２・・・Ｘ偏向
プレート。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第１図 第２図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ６ 図
Claims (2)
- （１）半導体基板の所望の領域にイオンを注入する方法
において、前記注入するイオンの飛程上に磁場を印加し
、イオンに螺旋運動をせしめることを特徴とするイオン
注入方法。 - （２）前記印加磁場を、前記磁場印加前のイオンの進行
方向と、磁場とのなす角度θが０゜＜θ＜９０゜又は９
０゜＜θ＜１８０゜の範囲にあるように設定することを
特徴とする請求項１記載のイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7184688A JPH01245518A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7184688A JPH01245518A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | イオン注入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01245518A true JPH01245518A (ja) | 1989-09-29 |
Family
ID=13472313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7184688A Pending JPH01245518A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01245518A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9129843B1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-09-08 | Globalfoundries Inc. | Integrated inductor |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP7184688A patent/JPH01245518A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9129843B1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-09-08 | Globalfoundries Inc. | Integrated inductor |
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