JPH02288330A - イオン注入方法 - Google Patents
イオン注入方法Info
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- JPH02288330A JPH02288330A JP11030989A JP11030989A JPH02288330A JP H02288330 A JPH02288330 A JP H02288330A JP 11030989 A JP11030989 A JP 11030989A JP 11030989 A JP11030989 A JP 11030989A JP H02288330 A JPH02288330 A JP H02288330A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えば超大集積回路ＶＬＳＩの例えばバイポー
ラトランジスタのコレクタ埋込み領域からのコレクタ電
極取り出しのための深い半導体領域いわゆるプラグイン
領域の形成等に用いられるイオン注入方法に係わる。
ラトランジスタのコレクタ埋込み領域からのコレクタ電
極取り出しのための深い半導体領域いわゆるプラグイン
領域の形成等に用いられるイオン注入方法に係わる。
本発明はイオン注入方法に係わり、選択的に高エネルギ
ーイオンを注入するにあたり、それぞれ入射角がＯｏ、
の複数の異なる注入エネルギーすなわち被イオン注入体
におけるそれぞれの濃度分布のピーク位置が異る複数の
注入エネルギーのイオン注入の濃度分布の重ね合わせに
よるイオン注入を行うようにして、狭隘で深い高濃度の
不純物導入領域を形成することができるようにする。
ーイオンを注入するにあたり、それぞれ入射角がＯｏ、
の複数の異なる注入エネルギーすなわち被イオン注入体
におけるそれぞれの濃度分布のピーク位置が異る複数の
注入エネルギーのイオン注入の濃度分布の重ね合わせに
よるイオン注入を行うようにして、狭隘で深い高濃度の
不純物導入領域を形成することができるようにする。
ＶＬＳＩの高精度化、高速度化の要求と合わせてバイポ
ーラトランジスタ及び相補型絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタによる集積回路、いわゆるＢ１ＣＭＯＳの研究開
発が盛んである。
ーラトランジスタ及び相補型絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタによる集積回路、いわゆるＢ１ＣＭＯＳの研究開
発が盛んである。
この種のＢ１ＣＭＯＳをはじめとしてバイポーラトラン
ジスタが回路素子として形成される例えばＶＬＳＩの製
造工程において、最終的に得られたバイポーラトランジ
スタ素子におけるコレクタ・エミッタ間電圧■、の低減
化、コレクタ抵抗ｒｓｃの低抵抗化のために、バイポー
ラトランジスタ形成部には低比抵抗高不純物濃度のコレ
クタ埋込み領域が設けられる。第５図はそのバイポーラ
トランジスタ部の路線的断面図を示す。この例において
はｎｐｎ型バイポーラトランジスタが示されており、こ
の場合ｎ型の半導体サブストレイト（１）上にｎ型のエ
ピタキシャル半導体層（２）が形成されてなる半導体基
板（３）が設けられる。（４）は厚い選択的熱酸化等に
よって回路素子の形成部以外のいわゆるフィールド部に
形成された厚い絶縁層を示す。また（５）は半導体Ｎ（
２）を横切って形成された分離領域例えばｎ型の分離領
域を示す、（６）はｎ型の高濃度低比抵抗のコレクタ埋
込み領域で、この領域（６）は例えば半導体層（２）の
エピタキシャル成長に先立って半導体サブストレイト（
１）上に選択的に拡散等によってｎ型の不純物が高濃度
に導入されて形成される。
ジスタが回路素子として形成される例えばＶＬＳＩの製
造工程において、最終的に得られたバイポーラトランジ
スタ素子におけるコレクタ・エミッタ間電圧■、の低減
化、コレクタ抵抗ｒｓｃの低抵抗化のために、バイポー
ラトランジスタ形成部には低比抵抗高不純物濃度のコレ
クタ埋込み領域が設けられる。第５図はそのバイポーラ
トランジスタ部の路線的断面図を示す。この例において
はｎｐｎ型バイポーラトランジスタが示されており、こ
の場合ｎ型の半導体サブストレイト（１）上にｎ型のエ
ピタキシャル半導体層（２）が形成されてなる半導体基
板（３）が設けられる。（４）は厚い選択的熱酸化等に
よって回路素子の形成部以外のいわゆるフィールド部に
形成された厚い絶縁層を示す。また（５）は半導体Ｎ（
２）を横切って形成された分離領域例えばｎ型の分離領
域を示す、（６）はｎ型の高濃度低比抵抗のコレクタ埋
込み領域で、この領域（６）は例えば半導体層（２）の
エピタキシャル成長に先立って半導体サブストレイト（
１）上に選択的に拡散等によってｎ型の不純物が高濃度
に導入されて形成される。
（７）はｎ型の半導体層（２）をコレクタ領域としてそ
の表面に臨んで選択的に形成されたｎ型のベース領域で
、（８）は更にこれの上に選択的に形成されたｎ型のエ
ミッタ領域を示す。また（９）は半導体層（２）の表面
に臨んで選択的に形成されたコレクタ電極取り出し領域
を示し、各ベース領域（７）、エミッタ（８）及びコレ
クタ電極取り出し領域（９）に、それぞれベース、エミ
ッタ及びコレクタ各電極（１０） 、 （１１） 、
（１２）が、それぞれ基板（３）の表面に形成されたＳ
ｉＯ□等の絶縁層（１３）に選択的に形成した電極窓を
通じてオーミックに被着形成される。
の表面に臨んで選択的に形成されたｎ型のベース領域で
、（８）は更にこれの上に選択的に形成されたｎ型のエ
ミッタ領域を示す。また（９）は半導体層（２）の表面
に臨んで選択的に形成されたコレクタ電極取り出し領域
を示し、各ベース領域（７）、エミッタ（８）及びコレ
クタ電極取り出し領域（９）に、それぞれベース、エミ
ッタ及びコレクタ各電極（１０） 、 （１１） 、
（１２）が、それぞれ基板（３）の表面に形成されたＳ
ｉＯ□等の絶縁層（１３）に選択的に形成した電極窓を
通じてオーミックに被着形成される。
そしてさらにコレクタ電極取り出し領域（９）の形成部
にコレクタ埋込み領域（６）に達するか、これに近接す
る深さ位置まで同様にｎ型の高不純物濃度のいわゆるプ
ラグイン領域（１４）が形成されてコレクタ抵抗ｒｓｃ
の低減化が図られる。このプラグイン領域（１４）の形
成は、通常基板（３）の表面からのいわゆるドライブイ
ン拡散によって形成されるものであるため横方向の拡散
も大となりこれが高集積度化を阻害する。すなわち今例
えばコレクタ電極取り出し領域（９）の幅が０．５μｍ
程度であった場合においても、半導体層（２）の厚みが
１．５μｍ程度であってこの程度の深さにプラグイン領
域（４）を形成する場合その横方向の拡散成分としては
１μｍ考慮しなければならないことから高集積度化の隘
路となっている。
にコレクタ埋込み領域（６）に達するか、これに近接す
る深さ位置まで同様にｎ型の高不純物濃度のいわゆるプ
ラグイン領域（１４）が形成されてコレクタ抵抗ｒｓｃ
の低減化が図られる。このプラグイン領域（１４）の形
成は、通常基板（３）の表面からのいわゆるドライブイ
ン拡散によって形成されるものであるため横方向の拡散
も大となりこれが高集積度化を阻害する。すなわち今例
えばコレクタ電極取り出し領域（９）の幅が０．５μｍ
程度であった場合においても、半導体層（２）の厚みが
１．５μｍ程度であってこの程度の深さにプラグイン領
域（４）を形成する場合その横方向の拡散成分としては
１μｍ考慮しなければならないことから高集積度化の隘
路となっている。
〔発明が解決しようとする課題］
本発明は、上述したプラグイン領域等におけるできるだ
け狭隘で、さらに高不純物濃度をもって深いイオン注入
すなわち高エネルギーイオン注入を選択的にするイオン
注入方法において、横方向の拡がりを確実に抑制するこ
とができるようにすることを目的とする。
け狭隘で、さらに高不純物濃度をもって深いイオン注入
すなわち高エネルギーイオン注入を選択的にするイオン
注入方法において、横方向の拡がりを確実に抑制するこ
とができるようにすることを目的とする。
本発明においては、被イオン注入体、例えば半導体に、
選択的に高エネルギーイオン注入を行うイオン注入方法
において、例えば第１図に破線ａ。
選択的に高エネルギーイオン注入を行うイオン注入方法
において、例えば第１図に破線ａ。
ｂ、ｃ、ｄに示すように複数の異なる注入エネルギーに
よる入射角０″のイオン注入を行う。尚、入射角Ｏ°と
は、イオン注入方向の中心軸が目的とする注入領域−Φ
本来の深さ方向とほぼ一致することを意味する。
よる入射角０″のイオン注入を行う。尚、入射角Ｏ°と
は、イオン注入方向の中心軸が目的とする注入領域−Φ
本来の深さ方向とほぼ一致することを意味する。
すなわち、本発明においては、第２図に横軸に注入濃度
を示し、縦軸にその深さ方向の位置を示す濃度プロファ
イル図を示すように、それぞれその濃度ピーク位置が異
なる深さ位置ＲＰｌ＋ ＲＰ！ｔＲＰ ３ ＋ ＲＰ
４・・・・に存在するような、各曲線（２１）。
を示し、縦軸にその深さ方向の位置を示す濃度プロファ
イル図を示すように、それぞれその濃度ピーク位置が異
なる深さ位置ＲＰｌ＋ ＲＰ！ｔＲＰ ３ ＋ ＲＰ
４・・・・に存在するような、各曲線（２１）。
（２２） 、 （２３） 、 （２４）・・・・を有す
る濃度分布をもって複数種の異なる注入エネルギーの重
ね合せによりそれぞれ入射角Ｏ″をもってイオン注入を
行う。
る濃度分布をもって複数種の異なる注入エネルギーの重
ね合せによりそれぞれ入射角Ｏ″をもってイオン注入を
行う。
上述の本発明方法によれば、それぞれ入射角０゜で複数
の異なる位置にピークを有するすなわち注入エネルギー
の異なるイオン注入を行うようにしたので、例えば第２
図中曲線（３１）に示すように、これら各分布（２１）
、 （２２） 、 （２３）・・・・の濃度プロファ
イルの和によって深さ方向に関して各部−様の濃度分布
をもってしたがって高濃度分布を有し、しかも、各イオ
ン注入は、選択された位置にすなわち同一箇所に行うよ
うにしたので、その横方向の広がりは十分抑制され全体
として狭隘で深いプラグイン領域（１４）が形成される
。
の異なる位置にピークを有するすなわち注入エネルギー
の異なるイオン注入を行うようにしたので、例えば第２
図中曲線（３１）に示すように、これら各分布（２１）
、 （２２） 、 （２３）・・・・の濃度プロファ
イルの和によって深さ方向に関して各部−様の濃度分布
をもってしたがって高濃度分布を有し、しかも、各イオ
ン注入は、選択された位置にすなわち同一箇所に行うよ
うにしたので、その横方向の広がりは十分抑制され全体
として狭隘で深いプラグイン領域（１４）が形成される
。
本発明方法によってバイポーラトランジスタのコレクタ
埋込み領域に対するコレクタのプラグイン領域を得る場
合に適用する一例を第１図を参照して説明する。第１図
において第５図と対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略する。
埋込み領域に対するコレクタのプラグイン領域を得る場
合に適用する一例を第１図を参照して説明する。第１図
において第５図と対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略する。
すなわち、この例では、コレクタ埋込み領域（６）に対
するコレクタ取り出し領域と共にこれをコレクタ埋込み
領域（６）に連通させるプラグイン領域（１４）を形成
する場合である。
するコレクタ取り出し領域と共にこれをコレクタ埋込み
領域（６）に連通させるプラグイン領域（１４）を形成
する場合である。
この場合、第５図で説明したベース、エミッタ。
コレクタ各電極の形成に先立って、絶縁層（１３）上に
フォトレジスト層（１５）を形成し、これを用いてフォ
トリソグラフィによってプラグイン領域（１４）を形成
すべき部分においてＳｉｎｇ絶縁層（１４）に対して窓
（１６）を穿設する。そしてこの窓（１６）を共通に用
いてそれぞれエネルギーの異なるイオン注入を行う。
フォトレジスト層（１５）を形成し、これを用いてフォ
トリソグラフィによってプラグイン領域（１４）を形成
すべき部分においてＳｉｎｇ絶縁層（１４）に対して窓
（１６）を穿設する。そしてこの窓（１６）を共通に用
いてそれぞれエネルギーの異なるイオン注入を行う。
すなわち、第２図で説明したように複数の異なる注入エ
ネルギーすなわちそれぞれそのエネルギーピーク位置が
異なる深さ位置にあるイオン注入を窓（１６）による同
一箇所に対して入射角０°でイオン注入する。このよう
なイオン注入の実施にあたっては例えば第３図にそのイ
オン注入装置の一例を示すように、いわゆるタンデム型
注入方法を適用することができる。このタンデム型イオ
ン注入装置は、例えば注入イオン源（４１）から得た負
のイオンビーム（４２）を加速手段（４３）によって加
速し、所要の高電圧例えば７５０ＫＶが印加された筒状
体（カナール）よりなる荷電変換部（４４）にＮｚ等の
いわゆるストリップガスを送給し、これに加速されたイ
オンビーム（４２）を衝撃させて例えば１価〜数価例え
ば１価、２価、３価の荷電粒子を得てこれを加速手段（
４５）によって加速して、その電荷に応じて電磁偏向手
段（４６）によって所要の偏向角に偏向されたイオンビ
ームを被イオン注入体に例えば破線矢印で示すように所
要の入射角をもってイオン注入するようになされるもの
である。この場合発生する正のイオン及び正の多価イオ
ンの生成の確率は、ストリップガス圧、カナール構造及
び入射負イオンとそのエネルギーによって循灸できるが
、例えぼりんＰを用いるとき、入射エネルギ７５０ｋｅ
Ｖで中性イオン１５％、Ｐ”５５％、Ｐ”２７％。
ネルギーすなわちそれぞれそのエネルギーピーク位置が
異なる深さ位置にあるイオン注入を窓（１６）による同
一箇所に対して入射角０°でイオン注入する。このよう
なイオン注入の実施にあたっては例えば第３図にそのイ
オン注入装置の一例を示すように、いわゆるタンデム型
注入方法を適用することができる。このタンデム型イオ
ン注入装置は、例えば注入イオン源（４１）から得た負
のイオンビーム（４２）を加速手段（４３）によって加
速し、所要の高電圧例えば７５０ＫＶが印加された筒状
体（カナール）よりなる荷電変換部（４４）にＮｚ等の
いわゆるストリップガスを送給し、これに加速されたイ
オンビーム（４２）を衝撃させて例えば１価〜数価例え
ば１価、２価、３価の荷電粒子を得てこれを加速手段（
４５）によって加速して、その電荷に応じて電磁偏向手
段（４６）によって所要の偏向角に偏向されたイオンビ
ームを被イオン注入体に例えば破線矢印で示すように所
要の入射角をもってイオン注入するようになされるもの
である。この場合発生する正のイオン及び正の多価イオ
ンの生成の確率は、ストリップガス圧、カナール構造及
び入射負イオンとそのエネルギーによって循灸できるが
、例えぼりんＰを用いるとき、入射エネルギ７５０ｋｅ
Ｖで中性イオン１５％、Ｐ”５５％、Ｐ”２７％。
Ｐ ”” ３％の変換効率であり全体で計測される電流
と粒子流の比率は１．１８ ： １．０となる。
と粒子流の比率は１．１８ ： １．０となる。
（４７）は被イオン注入体（４８）すなわち半導体基板
（３）例えば半導体フエフア−を支持する支持体で、こ
の支持体（４７）はその中心軸に関して回転するように
なされると共に、例えば全体的に回転面に沿って輻方向
に推動移動し得るようになされている。
（３）例えば半導体フエフア−を支持する支持体で、こ
の支持体（４７）はその中心軸に関して回転するように
なされると共に、例えば全体的に回転面に沿って輻方向
に推動移動し得るようになされている。
本発明においては、例えばこのようなタンデム型イオン
注入装置を用いて、例えばその電磁手段（４６）への通
電を断つことによって全ての電荷を偏向させることなく
例えば実線矢印ａで示すように、これを支持体（４７）
上の被イオン注入体（４８）に照射するようになす。
注入装置を用いて、例えばその電磁手段（４６）への通
電を断つことによって全ての電荷を偏向させることなく
例えば実線矢印ａで示すように、これを支持体（４７）
上の被イオン注入体（４８）に照射するようになす。
このようにすれば第４図にそのイオン注入プロファイル
を示すように、イオンの価数すなわち１価、２価、３価
に応じて曲線（５１） 、 （５２） 、 （５３）に
示されるようにそれぞれエネルギーのピーク位置が被イ
オン注入体（４８）、例えば半導体層（２）の表面から
の深さ方向に異なる位置すなわち価数が大になるにつれ
て加速エネルギーが大となることによって大きな深さ位
置にそのピーク位置を有するように形成されるのでこれ
によって第２図で説明した曲線（２１） 、 （２２）
、 （２３）・・・・に対応した濃度プロファイルを
被イオン注入体、例えば半導体中に形成することができ
る。
を示すように、イオンの価数すなわち１価、２価、３価
に応じて曲線（５１） 、 （５２） 、 （５３）に
示されるようにそれぞれエネルギーのピーク位置が被イ
オン注入体（４８）、例えば半導体層（２）の表面から
の深さ方向に異なる位置すなわち価数が大になるにつれ
て加速エネルギーが大となることによって大きな深さ位
置にそのピーク位置を有するように形成されるのでこれ
によって第２図で説明した曲線（２１） 、 （２２）
、 （２３）・・・・に対応した濃度プロファイルを
被イオン注入体、例えば半導体中に形成することができ
る。
尚、上述した例においては、ｎｐｎ型バイポーラトラン
ジスタのプラグイン領域（１４）を得る場合に本発明を
適用した場合であるが、その他各種の狭隘で深いしかも
高エネルギー例えばＭｅＶ級のイオン注入を行う場合に
本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
ジスタのプラグイン領域（１４）を得る場合に本発明を
適用した場合であるが、その他各種の狭隘で深いしかも
高エネルギー例えばＭｅＶ級のイオン注入を行う場合に
本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
上述したように本発明においては、複数の異なる注入エ
ネルギーによりそれぞれ同一位置に入射角０°をもって
イオン注入を行うようにしたので、狭隘な領域に深い深
さをもって高濃度にイオン注入を行うことができ低比抵
抗、高不純物濃度の領域を確実に形成することができ、
Ｂ１ＣＭＯＳ等のＶＬＳＴ等に適用してより大集積変化
、高速度化をはかることができる。
ネルギーによりそれぞれ同一位置に入射角０°をもって
イオン注入を行うようにしたので、狭隘な領域に深い深
さをもって高濃度にイオン注入を行うことができ低比抵
抗、高不純物濃度の領域を確実に形成することができ、
Ｂ１ＣＭＯＳ等のＶＬＳＴ等に適用してより大集積変化
、高速度化をはかることができる。
第１図は本発明によるイオン注入方法を適用した半導体
装置の路線的断面図、第２図は本発明の説明に供する濃
度プロファイル図、第３図は本発明方法を実施するイオ
ン注入装置の一例の構成図、第４図はそのイオン注入プ
ロファイル図、第５図は従来方法による半導体装置の断
面図である。 （６）は埋込み領域、（１４）はプラグイン領域である
。 １−−−ギ導体すブヌトレイト ２−−一半導イ４Ｌ４チ ８−−一 工♂ツタ饋Ｊ成 ９−ｍ−コしフタ５極取り出し４釦へ 代 理 人 松 隈 秀 盛 ６−−− コレクタ漕 ７０．−ベース４１収 １３− 緒系ＬＪ １４−７’ラグインＡ灼人 多ε米方ｊ人（：ムう半導体４１運の餠め図第５図
装置の路線的断面図、第２図は本発明の説明に供する濃
度プロファイル図、第３図は本発明方法を実施するイオ
ン注入装置の一例の構成図、第４図はそのイオン注入プ
ロファイル図、第５図は従来方法による半導体装置の断
面図である。 （６）は埋込み領域、（１４）はプラグイン領域である
。 １−−−ギ導体すブヌトレイト ２−−一半導イ４Ｌ４チ ８−−一 工♂ツタ饋Ｊ成 ９−ｍ−コしフタ５極取り出し４釦へ 代 理 人 松 隈 秀 盛 ６−−− コレクタ漕 ７０．−ベース４１収 １３− 緒系ＬＪ １４−７’ラグインＡ灼人 多ε米方ｊ人（：ムう半導体４１運の餠め図第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 選択的に高エネルギーイオン注入を行うイオン注入方法
において、 入射角０°で複数の異なる注入エネルギーによるイオン
注入を行うことを特徴とするイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030989A JPH02288330A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030989A JPH02288330A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | イオン注入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288330A true JPH02288330A (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=14532442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11030989A Pending JPH02288330A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5238858A (en) * | 1988-10-31 | 1993-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion implantation method |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP11030989A patent/JPH02288330A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5238858A (en) * | 1988-10-31 | 1993-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion implantation method |
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