JPH03269940A - Manufacture of ion implantation device and semiconductor integrated circuit device thereof - Google Patents

Manufacture of ion implantation device and semiconductor integrated circuit device thereof

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Publication number
JPH03269940A
JPH03269940A JP6701490A JP6701490A JPH03269940A JP H03269940 A JPH03269940 A JP H03269940A JP 6701490 A JP6701490 A JP 6701490A JP 6701490 A JP6701490 A JP 6701490A JP H03269940 A JPH03269940 A JP H03269940A
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JP
Japan
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wafer
ion implantation
ion
integrated circuit
ions
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Application number
JP6701490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Kamata
鎌田 正
Jun Sugiura
杉浦 順
Mitsuharu Honda
本多 光晴
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the contamination on a substrate by covering the path of an ion beam with a specified material. CONSTITUTION:The surface or the member itself of each of the members, which are provided on the ion beam path 1a inside an ion implantation device 1, that is, a lead slit 4, a lead electrode 3, a analysis slit 3, a liner 8, an accelerating electrode 10, a focusing lens 11, a slit 18, a substrate holder 15, and a beam stopper 14 are constituted of highly pure silicon. The substance which is created when the surface of these members are sputtered with ion beams Ia becomes the substance the same in composition as the substrate 20, and the pollution of the substrate can be avoided. Moreover, the content of the elements other than silicon contained in this substance is extremely small, so the contamination on the substrate 20 by the impurities such as heavy metal, etc., can also be avoided. This way, the contamination on the substrate by the sputtering of the ion implantation device can be avoided effectively, and the defects induced in the substrate in ion implantation can be restored efficiently by the later heat treatment, so the deterioration of the electric properties of the element resulting from these defects can be prevented, and the yield rate of the semiconductor integrated circuit can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造工程で使用される
イオン注入技術に関し、↑1fにイオン注入装置のクリ
ーン化に適用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to ion implantation technology used in the manufacturing process of semiconductor integrated circuit devices, and is an effective technology applied to cleaning ion implantation equipment in ↑1f. It is related to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路装置の製造工程では、イオン注入技術を
用いて半導体基板(ウェハ)に不純物を導入することに
より、ウェル領域、チャネルストッパ領域あるいはソー
ス、ドレイン領域などの半導体領域(pn接合)を形成
している。イオン注入法は、不純物イオンのドーズ量を
計測することができるので、熱拡散法に比へて基板の不
純物濃度をより精密に制御できるという利点がある。又
In the manufacturing process of semiconductor integrated circuit devices, semiconductor regions (pn junctions) such as well regions, channel stopper regions, source and drain regions are formed by introducing impurities into the semiconductor substrate (wafer) using ion implantation technology. ing. The ion implantation method has the advantage that the impurity concentration of the substrate can be controlled more precisely than the thermal diffusion method because the dose of impurity ions can be measured. or.

不純物イオンのエネルギーを制御するることかできるの
で、熱拡散法に比べて基板の不純物プロファイルをより
精密に制御できるという利点がある。
Since the energy of the impurity ions can be controlled, this method has the advantage that the impurity profile of the substrate can be controlled more precisely than the thermal diffusion method.

更に、いわゆるS I M OX (Separati
on byImplanted Oxygen)技術、
すなわち、高X度の酸素打込によりS i O2膜を形
成する技術に使用するイオン打込装置において、イオン
・ビーム通路からのスパッタによるコンタミネーション
を貼止するために、ビーム通路管内面筒に石英チューブ
又は石英カバーを設置することが開示されている文献と
しては、イズミその他による「ヌクリア、インストルメ
ンツ、アンド・メリッズ・イン・フィジイックス・リサ
ーチB37/38 (1989)299−3C?3.頁
、ノース・ホランド社発行(nuclear  Ins
trument’s  and  +ncthods 
 in  physics  RQsearch B3
7/38 (1989)299303゜noth−11
alland )がある。
Furthermore, the so-called S I M OX (Separate
on by Implanted Oxygen) technology,
In other words, in the ion implantation equipment used for the technology of forming SiO2 film by high-X oxygen implantation, in order to prevent contamination caused by sputter from the ion beam passage, the inner cylinder of the beam passage tube is Documents that disclose the installation of quartz tubes or quartz covers include Izumi et al., Nuclear, Instruments, and Merritts in Physics Research B37/38 (1989) 299-3C?3. , published by North Holland (nuclear Ins.
trument's and +ncthods
in physics RQsearch B3
7/38 (1989) 299303゜noth-11
alland).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながらイオン注入法は、基板に高エネルギーの不
純物を導入するため、基板内に欠陥が誘起され易く、こ
の欠陥に起因して素子の電気特性が劣化するという問題
がある。従って、イオン注入後は、基板に誘起された欠
陥を回復し、かつ注入された不純物イオンを電気的に活
性化するためのアニール処理が不可欠である。
However, since the ion implantation method introduces high-energy impurities into the substrate, there is a problem in that defects are easily induced in the substrate, and the electrical characteristics of the device deteriorate due to these defects. Therefore, after ion implantation, annealing treatment is essential to recover defects induced in the substrate and to electrically activate the implanted impurity ions.

ところが、近年のメガビット(Mbit)級メモリLS
I (Siモノリシック・タイプなど)のようなサブミ
クロン設計ルールにより製造される超LSIにおいては
、基板の活性領域にO,1〜0.2μm程度の極めて浅
いpn接合を形成する必要上、プロセスの低温化が必須
となるため、イオン注入後のアニール処理も低温で行な
わざるを得ない、従って、超LSIの製造工程では、欠
陥の回復の妨げとなるイオン注入時の基板の汚染を極力
低減し、欠陥を効率良く回復させる必要がある。
However, in recent years megabit (Mbit) class memory LS
In VLSIs manufactured according to submicron design rules such as I (Si monolithic type), it is necessary to form an extremely shallow pn junction of about 0.1 to 0.2 μm in the active region of the substrate, and the process is difficult. Since low temperature is essential, the annealing process after ion implantation must also be performed at low temperature.Therefore, in the VLSI manufacturing process, contamination of the substrate during ion implantation, which hinders defect recovery, must be reduced as much as possible. , it is necessary to efficiently recover defects.

イオン注入時における基板汚染の原因の一つにイオンビ
ームによるイオン注入装置のスパッタがある。これは、
イオン注入装置のイオン源から発生されたイオンビーム
が装置内の引出し電極、アナライザー、分析スリッ゛ト
などを通過する際、イオンビームの一部がこれらに衝突
してその表面がスパッタされ、生成した物質が基板の表
面に付着またはイオンによって基板内に叩き込まれる現
象である。イオン注入装置の引出し電極、アナライザー
内壁、分析スリットなどの部材はグラファイトあるいは
アルミニウムでJIIi威されているため、それらの表
面がスパッタされると、基板がカーボンやアルミニウム
で汚染されることになる。また。
One of the causes of substrate contamination during ion implantation is sputtering from an ion implanter using an ion beam. this is,
When the ion beam generated from the ion source of the ion implantation device passes through the extraction electrode, analyzer, analysis slit, etc. inside the device, a portion of the ion beam collides with these, causing sputtering on the surface of the device. This is a phenomenon in which substances adhere to the surface of a substrate or are driven into the substrate by ions. Members such as extraction electrodes, analyzer inner walls, and analysis slits of the ion implanter are coated with graphite or aluminum, so if their surfaces are sputtered, the substrate will be contaminated with carbon or aluminum. Also.

例えばグラファイトは、その純度が99.99〜99.
999%程度と低いため、グラファイト中に不純物とし
て含有されているFeやCuなとの重金属も避けられな
い、特にMOS −FETのソース、ドレイーン、領域
のような10”[atoms/af?3程度の高不純物
濃度の半導体領域を形成する場合は、ビーム電流の大き
い大型−流形イオン注入装置を使用するので、スパッタ
による汚染物質の発生量が多く、基板の汚染が深刻な問
題となる。
For example, graphite has a purity of 99.99 to 99.99.
Since it is as low as about 999%, heavy metals such as Fe and Cu that are contained as impurities in graphite cannot be avoided.Especially in the case of sources, drains, and regions of MOS-FETs, about 10" [atoms/af?3] When forming a semiconductor region with a high impurity concentration, a large current type ion implantation device with a large beam current is used, so a large amount of contaminants are generated by sputtering, and contamination of the substrate becomes a serious problem.

更に石英等による絶縁物によるカバーでは、その部分の
チャージ・アップを防止できないほか。
Furthermore, a cover made of an insulating material such as quartz cannot prevent charge-up in that area.

酸素がスパッタされて、Si基板等に打込れた場合は、
ノックオン現象その他の有害な影響がさけられない。
When oxygen is sputtered and implanted into a Si substrate, etc.,
Knock-on phenomenon and other harmful effects cannot be avoided.

本発明の目的は、イオン注入装置のスパッタに起因する
基板の汚染を有効に防止することができる技術を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a technique that can effectively prevent contamination of a substrate caused by sputtering of an ion implanter.

本発明の一つの目的は、ウェハの温度を安定に0℃以下
に冷却しながらイオン打込みが行なえるイオン注入装置
を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus that can perform ion implantation while stably cooling the temperature of a wafer to 0° C. or lower.

本発明の一つの目的は、ウェハのチャージアップを有効
に防止可能なイオン注入装置を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus that can effectively prevent wafer charge-up.

本発明の一つの目的は、ウェハ、ストッパなどからコン
タミネーションが生じないイオン注入装置を提供するこ
とにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus that does not cause contamination from wafers, stoppers, etc.

本発明の一つの目的は、イオン注入経路全体にわたって
高真空を保持可能な真空排気系を有するイオン注入装置
を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus having a vacuum evacuation system capable of maintaining a high vacuum throughout the ion implantation path.

本発明の一つの目的は、多価イオン打込みまたは分子イ
オン打込みに適したイオン注入装置を提供することにあ
る。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus suitable for multivalent ion implantation or molecular ion implantation.

本発明の一つの目的は、外部へのウェハ取り出し時の結
露を防止できる結露防止機構を有するイオン注入装置を
提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus having a dew condensation prevention mechanism that can prevent dew condensation when taking out a wafer to the outside.

本発明の一つの目的は、電子シャワーが故障してもウェ
ハに静電破壊が発生しないイオン注入装置を提供するこ
とにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus that does not cause electrostatic damage to the wafer even if the electron shower fails.

本発明の一つの目的は、900〜800℃以下の低温ア
ニールでも打込層を無欠陥とすることが可能なイオン注
入技術を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation technique that allows an implanted layer to be defect-free even during low-temperature annealing at 900 to 800° C. or lower.

本発明の一つの目的は、深い打込層を無欠陥とすること
が可能なイオン注入技術を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation technique that allows a deep implantation layer to be defect-free.

本発明の一つの目的は、微細な拡散層(ドープJすの形
成に適した半導体集積回路装置のa遣方法を提供するこ
とにある。
One object of the present invention is to provide a method for fabricating a semiconductor integrated circuit device suitable for forming a fine diffusion layer (doped layer).

本発明の一つの目的は、高スループツトのイオン注入技
術を提供することにあるる 本発明の一つの目的は、微細でかつ深い拡散層(ドープ
Pa)を形成できる不純物のドーピング技を提供するこ
とにある 本発明の一つの目的は、0.5〜0.3μmおよびそれ
以下の設計ルールに対応可能なイオン注入技術を提供す
ることにある。
One object of the present invention is to provide a high-throughput ion implantation technique.An object of the present invention is to provide an impurity doping technique that can form a fine and deep diffusion layer (doped Pa). One object of the present invention is to provide an ion implantation technique that is compatible with design rules of 0.5 to 0.3 μm and smaller.

本発明の一つの目的は、打込み中に後段加速管の真空度
を5X10・Torr程度に保持出来る排気系を有する
イオン注入装置を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implanter having an exhaust system that can maintain the degree of vacuum in the latter stage accelerator tube at approximately 5×10 Torr during implantation.

本発明の一つの目的は、ウェハ温度を0℃〜−50℃ま
たたはそれ以下に保ちながらイオン打込み可能なイオン
注入装置を提供することにある。
One object of the present invention is to provide an ion implantation device capable of implanting ions while maintaining the wafer temperature at 0° C. to −50° C. or lower.

本発明の一つの目的は、0.1μm程度以下の浅い無欠
陥拡散層(ドープ、I!すを有する半導体集積回路袋!
!0製、遣方法を提供することにある。
One object of the present invention is to create a semiconductor integrated circuit bag having a shallow defect-free diffusion layer (doped, I!) of about 0.1 μm or less!
! Our goal is to provide a method for making and using products.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち1代表的なものの概
要を簡単に説明すれば1次のとおりである。
A brief summary of one typical invention disclosed in this application is as follows.

本願の一発明は、イオンビームの経路上に設けられた部
材の少なくともその表面を高純度シリコンで構成したイ
オン打込装置である。
One invention of the present application is an ion implantation device in which at least the surface of a member provided on the path of an ion beam is made of high-purity silicon.

〔作用〕[Effect]

上記した手段に依れば、イオンビームの経路上に設けら
れた部材の表面がスパッタされた際に生成する物質は、
基板と同一組成の物質(シリコン)であるため、基板の
汚染源とはならない。又、シリコンは、その純度を99
.99999999%またはそれ以上に高純度化するこ
とができるので、上記物質中に含有されている重金属な
どの不純物による基板の汚染も回避される。
According to the above-mentioned means, the material generated when the surface of the member provided on the path of the ion beam is sputtered is
Since the material (silicon) has the same composition as the substrate, it does not become a source of contamination of the substrate. Also, silicon has a purity of 99
.. Since the purity can be increased to 99999999% or more, contamination of the substrate by impurities such as heavy metals contained in the above substances is also avoided.

更に、上記目的を達成するためのその他の発1’JJの
概要およびそれらの作用を説明する。
Furthermore, the outline of other 1'JJ methods for achieving the above object and their effects will be explained.

(1)打込み中のウェハ温度を、0℃〜100℃(更に
一2C)0℃)に冷却することにより、打込中に発生す
る欠陥を低減し、結晶欠陥を防止する。
(1) By cooling the wafer temperature during implantation to 0° C. to 100° C. (and further 0° C.), defects occurring during implantation are reduced and crystal defects are prevented.

冷却方式としては、■ウェハ裏面接触部に冷凍器で冷却
した冷媒を通し、接触部を−り0℃〜−120℃程度(
更に一200℃程度まで〉に冷却するる6さらに、ウェ
ハと冷却部との熱伝導を良くするため、ウェハと冷却面
との間に気体を導入する。■ウェハ裏面接触部の冷却方
法として、クライオポンプの原理を応用し、冷却部をコ
ールドヘッドとして使用する。これにより、冷却部を一
20℃〜−120℃(更に一200℃程度まで)に冷却
する。この場合も、ウェハと冷却面との間に気体を導入
し、熱伝導率向上を図る。
As for the cooling method, ■ Coolant cooled by a refrigerator is passed through the contact area on the back of the wafer, and the contact area is heated to about 0℃ to -120℃ (
Further, the wafer is cooled to about -200° C. 6 Furthermore, in order to improve heat conduction between the wafer and the cooling section, gas is introduced between the wafer and the cooling surface. ■As a cooling method for the wafer back surface contact area, the principle of a cryopump is applied and the cooling unit is used as a cold head. Thereby, the cooling section is cooled to -20°C to -120°C (further to about -200°C). In this case as well, gas is introduced between the wafer and the cooling surface to improve thermal conductivity.

また、打込み終了後にウェハを大気中に取り出す際の結
露を防止する。このため、■真空中での打込み終了後、
赤外線ランプを用いて結露しない程度の温度までウェハ
を加熱する。■打込み終了後、ウェハを打込み室から予
備真空室へ移送し、乾燥した加熱窒素で徐々に大気圧に
戻す。
It also prevents dew condensation when the wafer is taken out into the atmosphere after implantation. For this reason, ■After implantation in vacuum,
The wafer is heated using an infrared lamp to a temperature that does not cause condensation. ■After implantation, the wafer is transferred from the implantation chamber to the preliminary vacuum chamber and gradually returned to atmospheric pressure using dry heated nitrogen.

(2)ウェハ表面のデバイスの静電破壊を防止するため
の電子2ヤワー生戒器に以下の機能を付加する。すなわ
ち、従来の電子シャワー生成器では、打込み中にトラブ
ルが生じて電子シャワーが切れた場合、−時的に電子が
供給されない状態が生じ(数十m s e c〜数5e
c)、この間にデバイスの破壊が生じる可能性があるが
、これに対し、電子シャワー(電子放出電流)モニタと
、イオン・ソースまたは引出し電極電源とを電気的に連
動し、打込み中に電子シャワー生成器に故障が生じた場
合でも、故障と同時にイオン・ビームを遮断することに
より、デバイスの破壊を防止できるようにする。
(2) The following functions will be added to the electronic 2-wire safety device to prevent electrostatic damage to devices on the wafer surface. In other words, in conventional electronic shower generators, if a problem occurs during implantation and the electron shower is cut off, electrons may not be supplied for a period of time (several tens of milliseconds to several tens of milliseconds).
c) There is a possibility that the device may be destroyed during this time. To prevent this, the electron shower (electron emission current) monitor and the ion source or extraction electrode power supply are electrically linked to prevent the electron shower from occurring during implantation. Even if a failure occurs in the generator, the ion beam is shut off at the same time as the failure occurs, thereby preventing device destruction.

(3)ウェハを保持するウェハ・ストッパーなどにビー
ムが当たると、その材質であるアルミニウムやそれに含
有されている不純物がスパッタされ、ウェハを汚染する
る。この防止対策として、■機械的なストッパーを無く
し、静電チャックでウェハを固定することにより、ウェ
ハ以外にイオン・ビームが当たらないようにする。■機
械的なストッパーの純度を向上(3Nすなわち99.9
%以上)シ、かつビームが当たる面の形状を改良し、ス
パッタされて出てきた物質がウェハに飛来しないように
する。
(3) When the beam hits a wafer stopper or the like that holds the wafer, the material aluminum and impurities contained therein are sputtered and contaminate the wafer. To prevent this, 1. Eliminate the mechanical stopper and fix the wafer with an electrostatic chuck to prevent the ion beam from hitting anything other than the wafer. ■Improved purity of mechanical stopper (3N or 99.9
% or more) and improve the shape of the surface that is hit by the beam to prevent sputtered materials from flying onto the wafer.

(4)多価イオンまたは分子イオン打込みのエネルギー
コンタミネーションを防止するため、イオン注入装埴に
以下の機能を持たせる。■質量分析管の出口にビームフ
ィルタを設置し、イオン・ソースから質量分析管出口゛
までの間で生じたコンタミイオンを除去できるようにす
る。■質量分析管と後段加速管との間に高真空ポンプを
設置し、質量分析管出口から後段加速管内部の真空度を
、〔(イオンの平均自由工程)≧IOX (質量分析管
出口から後段加速管出口までの距離)〕となるような真
空にする。■質量分析管出口〜後段加速管の間および後
段加速管の出口側の計2箇所に高真空ポンプを設置し、
上記■と同様の真空度を得るようにする。
(4) In order to prevent energy contamination during multivalent ion or molecular ion implantation, the ion implantation device is provided with the following functions. ■A beam filter is installed at the exit of the mass spectrometry tube to remove contaminant ions generated between the ion source and the mass spectrometry tube exit. ■A high vacuum pump is installed between the mass spectrometry tube and the second stage acceleration tube, and the degree of vacuum inside the second stage acceleration tube is adjusted from the mass spectrometry tube outlet to the second stage acceleration tube to (distance to the exit of the accelerator tube)). ■ High vacuum pumps are installed in two locations: between the mass spectrometry tube outlet and the post-acceleration tube, and on the exit side of the post-acceleration tube.
Aim to obtain the same degree of vacuum as in ① above.

(5)イオン通路中の各電極からのスパッタによるコン
タミネーションの導入を防止するために、各電極すなわ
ち、イオン・ソースの引出電極、質量分析器の分析スリ
ット、ビーム、フィルタ・スリット、後段加速電掘(そ
の化ウェハ、ストッパなど)の少なくともスパッタされ
る可能性のある部分又はその部分の表面をスパッタされ
てもコンタミネーションとして作用しないような導電性
物質でカバーする。電極版全体をそのような物質(高純
度)にしてもよい。
(5) In order to prevent the introduction of contamination due to sputtering from each electrode in the ion path, each electrode, i.e., the extraction electrode of the ion source, the analysis slit of the mass spectrometer, the beam, the filter slit, At least the part of the trench (wafer, stopper, etc.) that is likely to be sputtered or the surface of that part is covered with a conductive material that does not act as contamination even if sputtered. The entire electrode plate may be made of such material (high purity).

すなわち、被処理ウェ°ハがSiの場合は、その部分に
適度にドープしたSiを使用すればよい。
That is, when the wafer to be processed is Si, it is sufficient to use appropriately doped Si in that portion.

たとえば、99.9999999%のSi素材に適当な
単一又は数種の不純物を添加して引上法によって成長さ
せた10Ω−鼾程度の抵抗率をもつSiインゴットから
切出した円板を加工して上記電極として使用する。
For example, a disk cut out from a Si ingot with a resistivity of about 10Ω, which is grown by a pulling method using a 99.9999999% Si material and adding an appropriate single or several types of impurities, is processed. Used as the above electrode.

このことにより、チャージ・アップもなく、かつ、コン
タミネーションのないイオン通路を形成することができ
る。
This makes it possible to form an ion path without charge-up and without contamination.

(6)一般にイオン注入では、イオンの純度向上のため
、質量分析後に更にビームを30’程度偏向することが
行なわれている。しかし、本発明では、高純度のイオン
ビームを効率よく打ち込むために1分析後実効的に(ビ
ーム自体の収束レンズなどを除く)ビーム全体を偏向す
ることなく、ビーム経路をできるかぎり短くして、被処
理ウェハに入射させるようにしている。
(6) Generally, in ion implantation, the beam is further deflected by about 30' after mass analysis in order to improve the purity of the ions. However, in the present invention, in order to efficiently implant a high-purity ion beam, the beam path is made as short as possible without effectively deflecting the entire beam (excluding the converging lens of the beam itself) after one analysis. The beam is made to be incident on the wafer to be processed.

更に、デバイスの微細化に対応して、シャドウ効果を最
小にするため被処理ウェハ面に垂直にビームが入射する
配置としている。
Furthermore, in response to the miniaturization of devices, the beam is arranged to be incident perpendicularly to the surface of the wafer to be processed in order to minimize shadow effects.

〔実施例〕〔Example〕

(1)実施例1 第4図は、本発明の実施例■であるイオン注入装置の要
部を示している。
(1) Example 1 FIG. 4 shows the main parts of an ion implantation apparatus which is Example 2 of the present invention.

このイオン注入装置1は、最大1〜20 (mA)以上
のビーム電流を発生する大電流形イオン注入装置であり
、その一端に設けられたイオン源2は、例えば磁界中の
フィラメントから放出される熱電子を利用してガス状の
元素からイオンを生成する機構を有している。このイオ
ン源2で生成されたイオンは、イオン源2と引出し′W
!、極3との間に印加される電圧によって引出しスリッ
ト4から引出され、次いで引出し電極3を構成する一対
の電極(加速電極、減速電極)3a、3bによって収束
されてイオン注入ビーム1.どなる。
This ion implanter 1 is a large current type ion implanter that generates a beam current of 1 to 20 (mA) or more at maximum, and an ion source 2 provided at one end of the ion implanter 1 emits ions, for example, from a filament in a magnetic field. It has a mechanism that uses thermoelectrons to generate ions from gaseous elements. The ions generated by this ion source 2 are connected to the ion source 2 and the extraction 'W
! The ion implantation beam 1. is extracted from the extraction slit 4 by a voltage applied between the ion implantation beam 1. bawl.

上記引出し電極3にFj!IF!!シて設けられれた質
量分析系5は、イオン源2で生成された種々のイオンの
うち、注入に必要なイオン種を選別するこの質量分析系
5は、扇形の質量分析用磁石(アナライザ)6およびそ
の焦点に配置された分析スリット7で構成されている。
Fj! to the above extraction electrode 3! IF! ! A mass spectrometry system 5 installed at the ion source 2 selects ion species necessary for injection from among the various ions generated by the ion source 2. and an analysis slit 7 placed at its focal point.

イオンビームI、が通過する経路の側壁にはライナ8が
装着され、イオンビーム1.の照射による側壁の溶解や
不純物の混入を防いでいる。
A liner 8 is attached to the side wall of the path through which the ion beam I. This prevents dissolution of the sidewalls and contamination of impurities due to irradiation.

上記質量分析系5に隣接して設けられた加速管9は、質
量分析系5で選別されたイオン種に所定のエネルギーを
付与する。この加速管9は、複数の加速電極■0からな
る多段構造を有しており、それぞれの加速電極10の間
に形成される電場によってイオンを加速する構造になっ
ている。
The acceleration tube 9 provided adjacent to the mass spectrometry system 5 applies a predetermined energy to the ion species selected by the mass spectrometry system 5. This accelerating tube 9 has a multi-stage structure consisting of a plurality of accelerating electrodes 10, and has a structure in which ions are accelerated by an electric field formed between each accelerating electrode 10.

加速管9でエネルギーを付与されたイオンビーム■、は
、収束レンズ11により収束され、スリトラ18を経て
注入チャンバ12に導入れる。この注入チャンバ12の
中央には回転ディスク13が設けられており、その後方
にはイオンビームIsを収束するためのビームストッパ
14が設けられている0回転ディスク13の周縁部には
、基板(ウェハ)20を固定するための基板ホルダ15
が所定の間隔を置いて設けられている。すなわちこのイ
オン注入装置llは、複数枚の基板20に一括してイオ
ン注入を行なうバッチ方式を採用している。イオン注入
時には1回転ディスク13が高速で回転しながら、垂直
または水平方向に移動することによって、基板ホルダ1
5に固定された基板20の全面に均一にイオンビームI
、が照射される。
The ion beam (2), which has been given energy by the accelerating tube 9, is focused by a converging lens 11 and introduced into the implantation chamber 12 via the sliver 18. A rotating disk 13 is provided at the center of the implantation chamber 12, and a beam stopper 14 for converging the ion beam Is is provided behind the rotating disk 13.A substrate (wafer) ) 20 for fixing the substrate holder 15
are provided at predetermined intervals. That is, this ion implantation apparatus 11 employs a batch method in which ions are implanted into a plurality of substrates 20 at once. During ion implantation, the substrate holder 1 is moved vertically or horizontally while rotating at high speed.
The ion beam I is applied uniformly over the entire surface of the substrate 20 fixed on the substrate 5.
, is irradiated.

本実施例では、上記イオン打込装置1を構成する部材の
うち、イオンビーム11の経路(ビームライン)上に設
けられた部材、すなわち引出しスリット4、引出し電極
31分分析スリット、ライナ8、加速電極10、収束レ
ンズ11、スリット18、基板ホルダ15及びビームス
トッパ14のそれぞれの表面、または部材が高純度シリ
コンで構成されている。
In this embodiment, among the members constituting the ion implantation apparatus 1, the members provided on the path (beam line) of the ion beam 11, namely, the extraction slit 4, the extraction electrode 31, the analysis slit, the liner 8, the acceleration Each surface or member of the electrode 10, converging lens 11, slit 18, substrate holder 15, and beam stopper 14 is made of high-purity silicon.

例えば第1図、第2図に示す分析スリット7は、ディス
ク状に加工されたグラファイト製の芯材16の表面に高
純度シリコンの薄膜17を被着した構成になっている。
For example, the analysis slit 7 shown in FIGS. 1 and 2 has a structure in which a thin film 17 of high-purity silicon is adhered to the surface of a graphite core material 16 processed into a disk shape.

図示はしないが、前記引出しスリット4.引出し電極3
、ライナ8、加速電極10、収束レンズ11、スリット
18、基板ホルダ15およびビームストッパ14のそれ
ぞれも、グラファイト製またはアルミニウム製芯材16
の表面に高純度シリコン薄膜17を被着した構成になっ
ている。
Although not shown, the drawer slit 4. Extraction electrode 3
, the liner 8, the accelerating electrode 10, the converging lens 11, the slit 18, the substrate holder 15, and the beam stopper 14 each have a core material 16 made of graphite or aluminum.
It has a structure in which a high purity silicon thin film 17 is deposited on the surface.

上記薄膜17は、例えばCVD法により芯材16の表面
に堆積されたアルモファスシリコンで構成されており、
100μm程度膜淳を有している。
The thin film 17 is made of amorphous silicon deposited on the surface of the core material 16 by, for example, the CVD method,
It has a membrane thickness of about 100 μm.

このアルモファスシリコンは、99.99999999
%(いわゆるテン・ナイン)またはそれ以上の純度を有
している。薄膜17を構成するアルモファスシリコンは
、スパッタ法により堆積することもできる。この場合は
、テン・ナインまたはそれ以上の純度を有する単結晶シ
リコンや多結晶シリコンのターゲットを用いてスパッタ
を行なう。
This amorphous silicon is 99.99999999
% (so-called ten nines) or more. Amorphous silicon constituting the thin film 17 can also be deposited by sputtering. In this case, sputtering is performed using a single crystal silicon or polycrystal silicon target having a purity of ten nines or higher.

イオンビーム■、の経路上に設けられた前記部材のそれ
ぞれは、その芯材16を不純物が導入された、例えば1
0〜数1数100稈 有する低抵抗シリコン(ドープト・シリコン)で構成し
てもよい.また薄膜17は、前記アルモファスシリコン
のみならず,エピタキシャル法により芯材16の表面に
成長させたテン・ナインまたはそれ以上の純度を有する
シリコンで構成してもよい。
Each of the members provided on the path of the ion beam
It may be composed of low resistance silicon (doped silicon) having 0 to several 100 culms. Further, the thin film 17 may be made of not only the amorphous silicon but also silicon having a purity of ten nines or higher grown on the surface of the core material 16 by an epitaxial method.

イオンビームImの経路上に設けられた前記部材の一部
は,テン・ナイン又はそれ以上の純度を有するシリコン
で構成してもよい。この場合は、部材が絶縁性となるた
め、チャージアップによる悪影響を防止するために、中
性子ビームの照射または不純物ドープにより少なくとも
その表面を低抵抗化する。
A part of the member provided on the path of the ion beam Im may be made of silicon having a purity of ten nines or higher. In this case, since the member is insulating, at least its surface is made to have a low resistance by irradiation with a neutron beam or doping with impurities in order to prevent the adverse effects of charge-up.

イオンビーム[1の経路上に設けられた前記部材のそれ
ぞれは、イオンビーム■1の照射を受ける箇所のみを高
純度シリコンで構成してもよい。
Each of the members provided on the path of the ion beam [1] may be made of high-purity silicon only at the portions that are irradiated with the ion beam [1].

すなわち前記第1図、第2図に示す分析スリット7は、
その表面の全面に高純度シリコンの薄膜17を被着した
が1例えば第3図に示す分析スリット7のように、グラ
ファイト製の芯材16の表面のうち、イオンビーム■8
の照射を受ける箇所のみに高純度シリコの薄膜17を被
着してもよい。
That is, the analysis slit 7 shown in FIGS. 1 and 2 is
A thin film 17 of high-purity silicon is coated on the entire surface of the graphite core 16. For example, as in the analysis slit 7 shown in FIG.
A thin film 17 of high-purity silicon may be deposited only on the portions that are irradiated.

このように、本実施例のイオン注入装置1は、イオンビ
ーム1.の経路上に設けられた引出しスリット4、引出
し電極3、分析スリット7、ライナ8、加速電極10、
収束レンズ11、スリット18、基板ホルダ15および
ビームストッパ14のそれぞれの表面をテン・ナインま
たはそれ以上の純度を有するシリコンでvt威したので
、これらの部材の表面がイオンビーム113でスパッタ
された際に生成する物質は、基板20と同−組成の物質
となり,基板20の汚染が回避される。
In this way, the ion implantation apparatus 1 of this embodiment has an ion beam 1. An extraction slit 4, an extraction electrode 3, an analysis slit 7, a liner 8, an accelerating electrode 10, provided on the path of
Since the surfaces of each of the converging lens 11, slit 18, substrate holder 15, and beam stopper 14 were coated with silicon having a purity of ten nines or higher, when the surfaces of these members were sputtered with the ion beam 113, The substance generated in this process has the same composition as the substrate 20, and contamination of the substrate 20 is avoided.

また、この物質中に含有されているシリコン以外の元素
の含有量は、極めて微量であるため、重金属などの不純
物による基板20の汚染も回避される。
Further, since the content of elements other than silicon contained in this substance is extremely small, contamination of the substrate 20 by impurities such as heavy metals is also avoided.

次に、上記イオン注入袋?L1を用いた半導体集積回路
装置の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、D
 R A M (Dynamic Random Ac
cess Mewary)のメモリセルを構成するメモ
リセル選択用MOS−FETQS、周辺回路装置をtI
II或するnチャネルMOS−FETQn、pチャネル
MOS−FETQPの製造方法に適用されたものである
Next, the ion implantation bag mentioned above? An example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device using L1 will be described. This manufacturing method is D
R A M (Dynamic Random Ac
The memory cell selection MOS-FETQS and peripheral circuit devices that constitute the memory cells of
II This is applied to a method of manufacturing a certain n-channel MOS-FETQn and p-channel MOS-FETQP.

以下、その具体的な製造方法について、第5図〜第18
図(各製造工程毎に示す要部断面図)を用いて説明する
。なお、このDRAMは、例えば16メガビツト(Mb
jt)の容量を有し、最小加工寸法を0.5〔μm〕と
する、いわゆる0、5〔μm〕設計ルールにより製造さ
れる。
Below, the specific manufacturing method is shown in Figures 5 to 18.
This will be explained using figures (cross-sectional views of main parts shown for each manufacturing process). Note that this DRAM has a capacity of, for example, 16 megabits (Mb).
jt) and is manufactured according to the so-called 0.5 [μm] design rule, which sets the minimum processing dimension to 0.5 [μm].

第5図は、このDRAMの製造工程の中途段階にある半
導体基板(ウェハ)20を示す要部断面図である6P−
形シリコン単結晶からなる基板20のメモリセル形成領
域(図の左側)および周辺回路のnチャネルMOS−F
ETQn形成領域(図の中央)のそれぞれの主面にはP
−形ウエル領域22が設けられている。このP−形ウエ
ル領域22は、例えば1012−10” (atoms
/−)程度の不純物濃度のB(またはB F、)を20
〜30(KeV)程度のエネルギーのイオン注入法で導
入した後、基板20を1100〜1300〔℃〕程度の
高温度の雰囲気中で熱処理することにより形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor substrate (wafer) 20 in the middle of the manufacturing process of this DRAM.
The memory cell formation region (left side of the figure) of the substrate 20 made of silicon single crystal and the n-channel MOS-F of the peripheral circuit.
P on each main surface of the ETQn formation region (center of the figure)
A - shaped well region 22 is provided. This P-type well region 22 is, for example, 1012-10" (atoms
B (or B F,) with an impurity concentration of about /-) is 20
After introduction by an ion implantation method with an energy of about 30 (KeV), the substrate 20 is formed by heat-treating the substrate 20 in an atmosphere at a high temperature of about 1100 to 1300 [° C.].

周辺回路装置のpチャネルMOS −FETQp形成領
域(図の右側)の主面にはn−形ウエル領域21が設け
られている。このn”−形ウエル領域21は、例えば1
0 ” (ato+as/d〕程度の不純物濃度のP(
リン)を120〜130(KeV)程度のエネルギーの
イオン注入法で導入した後、基板20を1100−13
00(’C)程度の雰囲気中で熱処理することにより形
成される。
An n-type well region 21 is provided on the main surface of the p-channel MOS-FET Qp forming region (right side in the figure) of the peripheral circuit device. This n''-type well region 21 is, for example, 1
P(
After introducing phosphorus (phosphorus) by an ion implantation method with an energy of about 120 to 130 (KeV), the substrate 20 is
It is formed by heat treatment in an atmosphere of about 000 ('C).

上記ウェル領域21.22のそれぞれの主面には400
〜600[nm]程度の膜厚を有する素子分離用のフィ
ールド絶縁膜23が設けられている。このフィールド絶
縁[23は、選択酸化法(LOCO8法)により形成さ
れる。
The main surface of each of the well regions 21 and 22 has a 400
A field insulating film 23 for element isolation having a film thickness of about 600 [nm] is provided. This field insulation [23] is formed by a selective oxidation method (LOCO8 method).

周辺回路幼形成領域において、P−形ウエル領域22の
フィールド絶縁膜23の下には、P形チャネルストッパ
領域24が設けられている。P形チャネルストッパ領域
24は、例えばp−形ウエル領域22の主面にL O”
 (a t o m−s /aj)程度の不純物濃度の
BF、を50〜70 [Kcv〕程度のエネルギーのイ
オン注入法で導入した後、酸素を微量(約1%以下°)
含む窒素ガス雰囲気中において、基板20を1050〜
1150〔℃〕程度の高温度で約30〜40〔分〕程度
熱処理し、次いでスチーム酸化法により約30〜50〔
分〕程度酸化することにより形成される。この熱処理に
よりP−形ウエル領域22の主面に導入された不純物が
引き伸ばし拡散され、フィールド絶縁膜23の形成と実
質的に同一製造工程によって、p形チャネルストッパ領
域24が形成される。
In the peripheral circuit young formation region, a P-type channel stopper region 24 is provided below the field insulating film 23 of the P-type well region 22 . The P-type channel stopper region 24 is formed, for example, on the main surface of the p-type well region 22 by LO''.
After introducing BF with an impurity concentration of about (at o m-s /aj) by ion implantation with an energy of about 50 to 70 [Kcv], a trace amount of oxygen (approximately 1% or less) is introduced.
In a nitrogen gas atmosphere containing
Heat treatment is carried out at a high temperature of about 1150 [°C] for about 30 to 40 [minutes], and then steam oxidation is performed for about 30 to 50 [minutes].
It is formed by oxidation of about 10 minutes. By this heat treatment, the impurity introduced into the main surface of the P-type well region 22 is stretched and diffused, and the p-type channel stopper region 24 is formed by substantially the same manufacturing process as the formation of the field insulating film 23.

メモリセル形成領域の主面には、p形チャネルストッパ
領域25A、p形半導体領域25Bがもう蹴られている
。P形チャネルストッパ領域25Aは、フィールド絶縁
膜23の下に設けられ、p形半導体領域2,5Bは、活
性領域に設けられている。p形チャネルストッパ領域2
5A、p形半導体領域25Bのそれぞれは、例えば10
”1013[atoms/a#)程度の不純物濃度のB
を200〜300 (K e V)程度の高エネルギー
のイオン注入法で導入することにより形7反される。P
形チャネルストッパ領域25Aは、上記した不純物をフ
ィールド絶縁膜23を通”して導入することにより形成
され、P形半導体領域25I3は、フィールド絶縁膜2
3の膜厚に相当する分、P−形ウエル領域22の主面の
深い位置に形成される。
A p-type channel stopper region 25A and a p-type semiconductor region 25B are already formed on the main surface of the memory cell formation region. P-type channel stopper region 25A is provided under field insulating film 23, and p-type semiconductor regions 2 and 5B are provided in the active region. p-type channel stopper region 2
5A and p-type semiconductor region 25B, for example, 10
``B with an impurity concentration of about 1013 [atoms/a#]
Form 7 can be obtained by introducing ion implantation with high energy of about 200 to 300 (K e V). P
The P-type channel stopper region 25A is formed by introducing the above-mentioned impurity through the field insulating film 23, and the P-type semiconductor region 25I3 is formed by introducing the above-mentioned impurity through the field insulating film 23.
It is formed at a deep position in the main surface of the P-type well region 22 by an amount corresponding to the film thickness of 3.3.

ウェル領域22.21のそれぞれの活性領域には、12
〜18 [nm]程度の膜厚を有するゲート絶縁膜26
が設けられている。このゲート絶縁膜26は、例えばS
OO〜1000(’C)程度の高温度で基板20をスチ
ーム酸化することにより形成される。
The active area of each well region 22.21 includes 12
Gate insulating film 26 having a film thickness of about 18 [nm]
is provided. This gate insulating film 26 is made of, for example, S
It is formed by steam oxidizing the substrate 20 at a high temperature of about OO to 1000 ('C).

メモリセル形成領域のフィールド絶縁膜23、ゲート絶
縁膜26のそれぞれの上には、メモリセル選択用MO8
−FETQsのゲート電極27が設けられてb\る。メ
モリセル選択用MO5−FET Q sのゲート電極2
7は、ワード線(WL)を兼ねている1周辺回路の形成
領域において、p−形ウエル領域22のゲートM縁膜2
6の上には。
On each of the field insulating film 23 and the gate insulating film 26 in the memory cell formation region, an MO8 for memory cell selection is provided.
- A gate electrode 27 of FETQs is provided. Gate electrode 2 of MO5-FET Qs for memory cell selection
7 is the gate M edge film 2 of the p-type well region 22 in the formation region of one peripheral circuit which also serves as a word line (WL).
Above 6.

nチャネルMOS−FETQnのゲート電極27が設け
られ、no形ウェル領域21のゲート絶縁膜26の上に
は、PチャネルMO8−FETQρのゲート電極27が
設けられている。これらのゲート絶縁11g27は、例
えば200〜300 (nm)程度の膜厚を有するポリ
シリコン膜で構成されている。このポリシリコン膜には
、抵抗値を低減するn形不純物(PまたはA s )が
導入されている。
A gate electrode 27 of an n-channel MOS-FETQn is provided, and a gate electrode 27 of a p-channel MO8-FETQρ is provided on the gate insulating film 26 of the no-type well region 21. These gate insulators 11g27 are made of a polysilicon film having a thickness of about 200 to 300 (nm), for example. An n-type impurity (P or As) is introduced into this polysilicon film to reduce the resistance value.

ゲート電極27を形成するには、例えばまず基板20の
全面にCVD法でポリシリコンを堆積し。
To form the gate electrode 27, for example, first, polysilicon is deposited on the entire surface of the substrate 20 by the CVD method.

熱拡散法によりこのポリシリコン膜にn形不純物を導入
した後、その表面上に図示しないSiO2膜を熱酸化法
により形成し、続いてこのSin。
After introducing n-type impurities into this polysilicon film by a thermal diffusion method, a SiO2 film (not shown) is formed on the surface by a thermal oxidation method, and then this Si is deposited.

膜上の全面に、例えば250〜350(nm)程度の膜
厚を有する眉間絶縁膜28を堆積する。この層間絶縁膜
28は、例えば無機シランガスおよび酸化窒素ガスをソ
ースガスとするCVD法で形成される。次に、図示いな
いホトレジストマスクを用いて眉間絶縁膜28、ポリシ
リコン膜のそれぞれを異方性エツチングすることにより
ゲート電極27が形成される。なお、ゲート電極27は
、高融点金属(Mo、Ti、Ta、W)膜や高融点シリ
サイド(Mo S iz+ T i S i、、 t 
a S i、。
A glabellar insulating film 28 having a thickness of, for example, about 250 to 350 (nm) is deposited on the entire surface of the film. This interlayer insulating film 28 is formed, for example, by a CVD method using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases. Next, the gate electrode 27 is formed by anisotropically etching the glabella insulating film 28 and the polysilicon film using a photoresist mask (not shown). Note that the gate electrode 27 is made of a high melting point metal (Mo, Ti, Ta, W) film or a high melting point silicide (Mo Si z + Ti Si,, t
aS i,.

WSi、)膜の単層で構成してもよい。また、ゲート電
極27は、ポリシリコン膜上に上記高融点金属膜や高融
点金属シリサイド膜を積層した複合膜で構成してもよい
It may be composed of a single layer of WSi, ) film. Further, the gate electrode 27 may be formed of a composite film in which the above-mentioned high melting point metal film or high melting point metal silicide film is laminated on a polysilicon film.

次に、第6図に示すように、フィールド絶縁膜23およ
び層間絶縁11i28(ゲート電極27)を不純物導入
マスクとして用い、P−形ウエル領域23の主面にn形
不純物29を導入する。このn形不純物29nは、ゲー
ト電極27に対して事故整合的に導入される。D形不純
物29nは、例えば10” (a t oms/cJ)
程度の不純物濃度のP(またはA s )を用い、 3
〜50 (K e V )程度エネルギーのイオン注入
法で導入する。図示はしないが、ごの、n形不純物物2
9nの導入の際にはn−形ウエル領域21の主面は不純
物導入マスク(例えばホトレジスト膜)で被覆さされる
Next, as shown in FIG. 6, an n-type impurity 29 is introduced into the main surface of the P-type well region 23 using the field insulating film 23 and the interlayer insulation 11i28 (gate electrode 27) as an impurity introduction mask. This n-type impurity 29n is introduced into the gate electrode 27 in an accidental matching manner. The D-type impurity 29n is, for example, 10” (at oms/cJ)
Using P (or A s ) with an impurity concentration of about 3
It is introduced by ion implantation with an energy of about 50 (K e V). Although not shown, n-type impurity 2
When introducing 9n, the main surface of the n-type well region 21 is covered with an impurity introduction mask (for example, a photoresist film).

次に、フィールド絶@@23および層間絶縁膜28(ゲ
ート電極27)を不純物導入マスクとして用い、n−形
ウエル領域21の主面にP形不純物30ρを導入する。
Next, using the field insulation film 23 and the interlayer insulating film 28 (gate electrode 27) as an impurity introduction mask, a P-type impurity 30ρ is introduced into the main surface of the n-type well region 21.

このρ形不純物30pは、ゲート電極27に対して自己
整合的に導入される。
This ρ type impurity 30p is introduced into the gate electrode 27 in a self-aligned manner.

p形不純物30pは、例えば10”(atoms/、f
f1)程度の不純物濃度のB(またはB F2)を用い
、20〜30(KeV)程度のエネルギーのイオン注入
法で導入する。図示はしないが、P−形不純物30の導
入の際にはP−形ウエル領域22の主面は不純物導入マ
スク(ホトレジスト膜)で被覆される。
The p-type impurity 30p is, for example, 10" (atoms/, f
B (or B F2) having an impurity concentration of about f1) is introduced by ion implantation with an energy of about 20 to 30 (KeV). Although not shown, when introducing the P-type impurity 30, the main surface of the P-type well region 22 is covered with an impurity introduction mask (photoresist film).

次に、第7図で示すように、ゲート電極27、その上の
眉間絶縁膜28のそれぞれの側壁にサイドウオールスペ
ーサ31を形成する。サイドウオールスペーサは、例え
ば無機シランカガスおよび酸化窒素ガスをソースガスと
するSin、膜をCVD法により4積した後、このSI
O,膜の膜厚(例えば130〜180 (nm)程度)
に相当する分、RIEなとの異方性エツチングを施すこ
とにより形成される。サイドウオールスペーサ31のゲ
ート長方向(チャネル長方向)の長さは、約150[n
m]程度である。
Next, as shown in FIG. 7, sidewall spacers 31 are formed on each sidewall of the gate electrode 27 and the glabellar insulating film 28 thereon. For example, the sidewall spacer is formed by depositing four Si films using inorganic silanka gas and nitrogen oxide gas as source gases by CVD method, and then
O, film thickness (for example, about 130 to 180 (nm))
It is formed by performing anisotropic etching such as RIE. The length of the sidewall spacer 31 in the gate length direction (channel length direction) is approximately 150 [n
m].

次に本実施例では前記大電流形イオン注入装置lを用い
て周辺回路のnチャネルMOS −FETQn形戊領域
形形影領域形成形不純物32n。このn形不純物32の
導入に際しては、主にサイドウオールスペーサ31を不
純物導入マスクとして用いる。また、nチャネルMOS
−FETQn形形戊領係止成の領域は、図示しない不純
物導入マスク(ホトレジスト膜)で被覆される。n形不
純物32nは、例えば10” (,1toms/Ci)
程度の不純物濃度のAs(またはP)を用い、70〜9
0 (KeV)程度のエネルギーのイオン注入法で導入
する。その際、イオン注入袋5i1の回転ディスク13
を1250rpmの速度で回転させながら、約10分間
イオン注入を行なう。
Next, in this embodiment, the large current type ion implantation device 1 is used to implant an impurity 32n in the n-channel MOS-FETQn type shadow region forming peripheral circuit. When introducing this n-type impurity 32, the sidewall spacer 31 is mainly used as an impurity introduction mask. Also, n-channel MOS
- The region of the FET Qn type hole-locking formation is covered with an impurity introduction mask (photoresist film) not shown. The n-type impurity 32n is, for example, 10” (,1toms/Ci)
Using As (or P) with an impurity concentration of about 70 to 9
It is introduced by an ion implantation method with an energy of about 0.0 (KeV). At that time, the rotating disk 13 of the ion implantation bag 5i1
Ion implantation was performed for about 10 minutes while rotating at a speed of 1250 rpm.

次に、第8図に示すように、基板1を熱処理することに
より、上記したn形不純物29「1、n形不純物32n
、P形不純物30pのそれぞれの弓き伸ばし拡散を行な
い、メモリセル選択用MO5・FETQsのn形半導体
領域29、周辺回路のnチャネルMOS−FETQnの
n形半導体領域29. n中形半導体領域32、周辺回
路のPチャネルMO5−FETQpのp形半導体領域3
0のそれぞれを形成する。上記した熱処理は、例えば9
00〜1000(”C)程度の高温度で20〜40〔分
〕程度行なう。n形半導体領域29を形成することによ
り、メモリセルのメモリセル選択用MO8−FETQs
が完成する。又、n形半導体領域29およびn十形半導
体領域32を形成することにより、LDD構造を有する
周辺回路のnチャネルMO8−FETQnが完成する。
Next, as shown in FIG.
, P-type impurity 30p is diffused in the n-type semiconductor region 29 of the memory cell selection MO5/FETQs, and the n-type semiconductor region 29 of the n-channel MOS-FETQn of the peripheral circuit. N-medium semiconductor region 32, p-type semiconductor region 3 of P-channel MO5-FETQp of peripheral circuit
form each of the 0's. The heat treatment described above is, for example, 9
The process is carried out for about 20 to 40 [minutes] at a high temperature of about 0.00 to 1000°C.By forming the n-type semiconductor region 29, the memory cell selection MO8-FETQs of the memory cell is
is completed. Further, by forming the n-type semiconductor region 29 and the n+-type semiconductor region 32, the n-channel MO8-FETQn of the peripheral circuit having the LDD structure is completed.

なお、周辺回路のpチャネルMO8−FETQpは、L
DD構造の一部を構成するP形半導体領域30のみが完
成する。
Note that the p-channel MO8-FETQp of the peripheral circuit is L
Only the P-type semiconductor region 30 forming part of the DD structure is completed.

次に、基板20の全面に眉間絶9rrA33を堆積する
。この層側絶縁膜33は、後述するメモリセルの情報蓄
積用容量素子Cの電極層を加工する際のエツチングスト
ッパ層として使用される。眉間絶縁膜33は、また情報
蓄積用容量素子Cの下層電極層とメモリセル選択用MO
8−FETQSのゲート電極27(ワード線WL)とを
電気的に分離するために形成される。層間絶縁膜33は
、PチャネルMO5−FET’Qpのサイドウオールス
ペーサ31の膜厚を厚くするように形成される。
Next, Glabella 9rrA33 is deposited on the entire surface of the substrate 20. This layer-side insulating film 33 is used as an etching stopper layer when processing an electrode layer of an information storage capacitive element C of a memory cell, which will be described later. The glabella insulating film 33 also serves as the lower electrode layer of the information storage capacitive element C and the memory cell selection MO.
It is formed to electrically isolate the gate electrode 27 (word line WL) of the 8-FET QS. The interlayer insulating film 33 is formed to increase the thickness of the sidewall spacer 31 of the P-channel MO5-FET'Qp.

眉間絶縁膜33は、例えば無機シランガスおよび酸化窒
素ガスをソースガスとするCVD法で堆積したSin、
膜で構成され、 130−1.80 (n m ]程度
の膜厚を有している。
The glabellar insulating film 33 is made of, for example, Sin deposited by a CVD method using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases.
It is composed of a film and has a film thickness of about 130-1.80 (nm).

次に、第9図に示すように、メモリセル選択用MO8−
FETQSの一方のn型半導体領域(情報蓄積用容量素
子Cの下層電極層が接続される側)29上の前記層間絶
縁膜33を除去し、接続孔33A、34の各々を形成す
る。この接続孔34は、サイドウオールスペーサ311
層間絶縁膜33をエツチングした時にサイドウオールス
ペーサ31の側堅に堆積されるサイドウオールスペーサ
33Bのそれぞれで規定された領域内に形成される。
Next, as shown in FIG. 9, the memory cell selection MO8-
The interlayer insulating film 33 on one n-type semiconductor region (the side to which the lower electrode layer of the information storage capacitive element C is connected) 29 of the FETQS is removed to form connection holes 33A and 34, respectively. This connection hole 34 is connected to the side wall spacer 311
It is formed in a region defined by each sidewall spacer 33B deposited on the side walls of the sidewall spacer 31 when the interlayer insulating film 33 is etched.

次に、第10図に示すように、基板20の全面にメモリ
セルの情報蓄積用容量素子Cの下層電極層となるポリシ
リコン膜35Aを堆積する。このポリシリコン膜35A
は、前記接続孔33A、34の各々を通してその一部を
n形半導体領域29に接続させる。このポリシリコン膜
35Aは、CVD法で堆積され、150−250 (n
m)程度の膜厚を有している。このポリシリコン膜35
Aには、堆vL後抵抗値を低減するn形不純物、例えば
Pを熱拡散法により導入する。このn型不純物は、前記
接続孔34を通してn形半導体領域29に多量に拡散さ
れ、メモリセル選択用MO5−FE T Q sのチャ
ネル形成領域側に拡散しないよう。
Next, as shown in FIG. 10, a polysilicon film 35A that will become the lower electrode layer of the information storage capacitor C of the memory cell is deposited on the entire surface of the substrate 20. This polysilicon film 35A
A portion thereof is connected to the n-type semiconductor region 29 through each of the connection holes 33A and 34. This polysilicon film 35A is deposited by the CVD method and has a density of 150-250 (n
It has a film thickness of about m). This polysilicon film 35
An n-type impurity such as P, which reduces the resistance value after deposition, is introduced into A by a thermal diffusion method. A large amount of this n-type impurity is diffused into the n-type semiconductor region 29 through the connection hole 34, and is prevented from being diffused toward the channel formation region side of the memory cell selection MO5-FET Qs.

低不純物a度で導入される。Introduced with low impurity a degree.

次に、第11図に示すように、前記ポリシリコン膜35
Aの上にポリシリコン膜35Bを堆積する。個の上層の
ポリシリコン1ii35Bは、CVD法で堆積させ、2
50〜350 [nm]程度の膜厚を有している。上層
のポリシリコン膜35Bには、堆積後抵抗値を低減する
n形不純物、例えばPを熱拡散法により導入する。この
n形不純物は、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を向
上するために高不純物濃度で導入される。
Next, as shown in FIG.
A polysilicon film 35B is deposited on A. The upper layer of polysilicon 1ii35B is deposited by the CVD method.
It has a film thickness of about 50 to 350 [nm]. An n-type impurity such as P, which reduces the resistance value after deposition, is introduced into the upper polysilicon film 35B by thermal diffusion. This n-type impurity is introduced at a high impurity concentration in order to improve the amount of charge storage in the information storage capacitive element C.

次に、第12図に示すように、ホトリソグラフィ技術お
よび異方性エツチング技術を用いて前記2層構造のポリ
シリコン膜35A、35Bを所定の形状に加工し、情報
蓄積用容量素子Cの下層電極層35を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the two-layered polysilicon films 35A and 35B are processed into a predetermined shape using photolithography technology and anisotropic etching technology, and the lower layer of the information storage capacitive element C is etched. An electrode layer 35 is formed.

次に、第13図に示すように、基板20の全面に誘電体
膜36を堆積する。誘電体膜36は、例えばSi、N4
膜36A、5in2膜36Bを順次積層した2層構造で
形成する。Si、N4rIIA36Aは、例えばCVD
法で堆積させ、5−5−7(n程度の膜厚を有している
。Si、N41F236Aを通常の生産レベルで下層電
極層35(ポリシリコン膜)上に堆積した場合には、極
微量の酸素の巻き込みが生じるので、Si、N4膜36
と下層電極層35との間に〜は月示しない自然酸化膜(
S i O。
Next, as shown in FIG. 13, a dielectric film 36 is deposited on the entire surface of the substrate 20. The dielectric film 36 is made of, for example, Si, N4
A two-layer structure is formed in which the film 36A and the 5in2 film 36B are sequentially laminated. Si, N4rIIA36A is, for example, CVD
When Si, N41F236A is deposited on the lower electrode layer 35 (polysilicon film) at a normal production level, it has a film thickness of about 5-5-7 (n). Since the entrainment of oxygen occurs, the Si, N4 film 36
Between the lower electrode layer 35 and the lower electrode layer 35 there is a natural oxide film (
S i O.

膜)形成される。membrane) is formed.

上記誘電体膜36の上層のSin、膜36Bは、下層の
Si、N4膜36Aに高圧酸化法を施して形成し、1〜
3(nm)程度の膜厚を有している。
The upper layer of the dielectric film 36, the Si film 36B, is formed by applying a high-pressure oxidation method to the lower layer Si and N4 film 36A.
It has a film thickness of about 3 (nm).

次に、基板20の全面に図示しないポリシリコン膜を堆
積する。ポリシリコン膜は、CVD法で堆積させ、80
−120 (nm)程度の膜厚を有している。このポリ
シリコン膜には、堆積後に抵抗値を低減するn形不純物
、例えばPを熱拡散法により導入する。続いて、メモリ
セル選択用MO8−FETQsの一方のn形半導体領域
29と後述する相補性データ線との接続領域を除くメモ
リセル形成領域の全面において、前記ポリシリコン膜上
に図示しないエツチングマスク(ホトレジスト膜)を形
成する。
Next, a polysilicon film (not shown) is deposited over the entire surface of the substrate 20. The polysilicon film was deposited by CVD method and
It has a film thickness of about -120 (nm). After deposition, an n-type impurity such as P, which reduces the resistance value, is introduced into the polysilicon film by thermal diffusion. Subsequently, an etching mask (not shown) is applied over the polysilicon film over the entire memory cell formation region except for the connection region between one n-type semiconductor region 29 of the memory cell selection MO8-FETQs and a complementary data line to be described later. photoresist film) is formed.

その後、第14図に示すように、前記エツチングマスク
を用い、前記ポリシリコン膜、誘電体膜36のそれぞれ
に1@次異方性エツチングを施し、情報蓄積用容量素子
Cの上層電極層37を形成する。この上rl極W!37
を形成することににより、いわゆるスタックド構造の情
報蓄積用容量素子Cが略完成し、DRAMのメモリセル
Mが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 14, the polysilicon film and the dielectric film 36 are each subjected to first-order anisotropic etching using the etching mask to form the upper electrode layer 37 of the information storage capacitive element C. Form. On top of this, rl extreme W! 37
By forming this, the information storage capacitive element C having a so-called stacked structure is almost completed, and the memory cell M of the DRAM is completed.

このメモリセルMの完成後、前記エツチングマスクを除
去する。
After completing this memory cell M, the etching mask is removed.

次に、第15図に示すように、基板20に熱酸化処理を
施し、前記情報蓄積用容量素子Cの上層電極層37の表
面上に絶縁膜(SiO2膜)38を形成する。この絶縁
膜38は、前記上層電極層37をパターンニングした際
、下地表面(層間絶縁膜33の表面)に残存するエツチ
ング(ポリシリコン膜)を酸化する工程で形成する。
Next, as shown in FIG. 15, the substrate 20 is subjected to thermal oxidation treatment to form an insulating film (SiO2 film) 38 on the surface of the upper electrode layer 37 of the information storage capacitive element C. This insulating film 38 is formed in a step of oxidizing the etching (polysilicon film) remaining on the underlying surface (the surface of the interlayer insulating film 33) when the upper electrode layer 37 is patterned.

次に、前記周辺回路のpチャネルMO8−FETQpの
形成領域において、前述の工程で形成された層間絶縁膜
33に穴方性エツチングを施し。
Next, in the formation region of the p-channel MO8-FETQp of the peripheral circuit, the interlayer insulating film 33 formed in the above-described step is etched.

第16図に示すように、前記サイドウオールスペーサ3
1の側壁にサイドウオールスペーサ33Cを形成する。
As shown in FIG. 16, the side wall spacer 3
A side wall spacer 33C is formed on the side wall of 1.

このサイドウオールスペーサ33Cは、pチャネル用O
5−FETQpのゲート電極27に対しで白、己整合的
に形成される。サイドウオールスペーサ33Cは、Pチ
ャネルMO5−FETQpのサイドウオールスペーサ3
1のゲート長方向の寸法を長くよるように形成される。
This sidewall spacer 33C is for p-channel O
It is formed in white and self-aligned with the gate electrode 27 of the 5-FET Qp. Sidewall spacer 33C is sidewall spacer 3 of P-channel MO5-FETQp.
1 in the gate length direction.

サイドウオールスペーサ31.33Cの合計のゲート長
方向の寸法は、約200(nm)程度である。
The total dimension of the sidewall spacers 31.33C in the gate length direction is about 200 (nm).

次に、基板20の全面に図示しない絶縁膜を地積する。Next, an insulating film (not shown) is deposited on the entire surface of the substrate 20.

この絶縁膜は主に不純物導入の際の汚染防止膜として使
用される。この絶縁膜は、例えば無機シランガス及び酸
化窒素ガスをソースガスとするCVD法で堆積させたS
 i O2膜で構成され、10(nm)程度の薄い膜厚
を有している。
This insulating film is mainly used as a contamination prevention film when introducing impurities. This insulating film is made of S
It is composed of an iO2 film and has a thin film thickness of about 10 (nm).

次に、本実施例では前記大電流形イオン注入装置a1を
用いて、第17図に示すように、周辺回路のpチャネル
MO3−FETQpの形成領域にp形不純物39pを導
入する。p形不純物39pの導入に際しては主にサイド
ウオールスペーサ31および33Cを不純物導入マスク
として用いる。
Next, in this embodiment, a p-type impurity 39p is introduced into the formation region of the p-channel MO3-FETQp of the peripheral circuit, as shown in FIG. 17, using the large current type ion implantation device a1. When introducing the p-type impurity 39p, the sidewall spacers 31 and 33C are mainly used as impurity introduction masks.

また、pチャネル用05−FETQPの形成領域以外の
領域は1図示しない不純物導入マスク(ホトレジスト膜
→マ覆われる。上記p形不純物39pは、例えば10”
 Crr t o m s /aJ)程度の不純物濃度
BF、(又はB)を用い、50〜70(K e V)程
度のエネルギーのイオン注入法で導入する。その際、イ
オン注入装置1の回転ディスク13をlooorpmの
速度で回転させながら、約■0分間イオン注入を行なう
Further, the region other than the formation region of the p-channel 05-FETQP is covered with an impurity introduction mask (not shown) (photoresist film → mask).The p-type impurity 39p is, for example,
Using an impurity concentration BF (or B) of about 50 to 70 (K e V), the impurity is introduced by ion implantation with an energy of about 50 to 70 (K e V). At this time, ion implantation is carried out for about 0 minutes while rotating the rotating disk 13 of the ion implanter 1 at a speed of LOOORPM.

その後、第18図に示すように、基板20を熱処理する
ことによって、上記P形不純物39pの引き伸ばし拡散
を行ない、P十形半導体領域39を形成する。上記熱処
理は、例えば900〜1000〔℃〕程度の高温度で2
0〜40〔分〕程度行なう。上記p+形半導体領域39
を形成することにより、LDD構造を有する周辺回路の
PチャネルMO8−FETQpが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 18, the substrate 20 is heat-treated to stretch and diffuse the P-type impurity 39p, thereby forming a P-type semiconductor region 39. The above heat treatment is performed at a high temperature of, for example, 900 to 1000 [℃] for 2
Do this for about 0 to 40 minutes. The p+ type semiconductor region 39
By forming this, a P-channel MO8-FETQp of a peripheral circuit having an LDD structure is completed.

このように1本実施例のD RA Mの製造方法では、
基板20に10” (a t o m s /ad)程
度の高濃度の不純物をイオン注入する工程、すなわち周
辺回路のnチャネルMO3−FETQnのn+十形半導
体領域32及び周辺回路のpチャネルMO3−FET−
Qpのp十形半導体領域39t!形成する工程で前記イ
オン注入装置1を用いたことにより、イオン注入装置1
のスパッタによる基板20の汚染を低減することが出来
る。その結果。
In this way, in the DRAM manufacturing method of this embodiment,
A process of ion-implanting impurities at a high concentration of about 10" (a t o m s / ad) into the substrate 20, that is, the n+ decagonal semiconductor region 32 of the n-channel MO3-FET Qn of the peripheral circuit and the p-channel MO3- of the peripheral circuit. FET-
The p-decade semiconductor region 39t of Qp! By using the ion implantation device 1 in the forming process, the ion implantation device 1
It is possible to reduce contamination of the substrate 20 due to sputtering. the result.

イオン注入時に基板20に誘起された欠陥をその後の低
U(900〜1000(’C)程度)熱処理で効率良く
回復させることができるので、この欠陥に起因するMO
S−FETQn、Qpの電気特性の劣化を防止し、DR
AMの製造歩留りを向上させることが出来る。
Defects induced in the substrate 20 during ion implantation can be efficiently recovered by subsequent low U (approximately 900 to 1000 ('C)) heat treatment.
Prevents deterioration of electrical characteristics of S-FETQn, Qp and improves DR
The manufacturing yield of AM can be improved.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは云うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, it is to be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.

前記実施例では、基板20にl O” (atoms/
 al )程度の高濃度の不純物を導入する工程で使用
する大電流形イオン注入装置に適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、例えばウェ
ル領域やチャネルストッパ領域を形成する場合のよう−
に、、1012〜1013(a t oms/d〕程度
の中濃度の不純物を導入する工程で使用する中電流形イ
オン注入装置などに適用することもできる。
In the above embodiment, the substrate 20 has l O” (atoms/
Although the case has been described in which the present invention is applied to a large current type ion implantation device used in the process of introducing impurities at a high concentration of about Like-
Furthermore, it can also be applied to a medium current type ion implantation device used in a process of introducing impurities with a medium concentration of about 1012 to 1013 atoms/d.

本実施例において開示される発明のうち、代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとお
りである。
Among the inventions disclosed in this example, the effects obtained by typical ones are briefly explained below.

イオンビームの経路上°に設けられた部材の少なくとも
その表面を高純度シリコンで構成したイオン注入装置構
造とすることにより、イオン注入装置のスパッタによる
基板の汚染を有効に防止し、イオン注入時に基板に誘起
された欠陥をその後の熱処理で効率良く回復させること
がてできるので。
By using an ion implanter structure in which at least the surface of the member provided on the path of the ion beam is made of high-purity silicon, contamination of the substrate due to sputtering from the ion implanter can be effectively prevented, and the substrate can be This is because the defects induced in the process can be efficiently recovered by subsequent heat treatment.

この欠陥に起因する素子の電気特性の劣化を防止し、半
導体集積回路装置の製造歩留りを向上させることができ
る。
Deterioration of the electrical characteristics of the element due to this defect can be prevented, and the manufacturing yield of semiconductor integrated circuit devices can be improved.

(2)実施例2 まず、本発明の実施例2のアウトラインを第19図〜第
21図により説明する。
(2) Example 2 First, an outline of Example 2 of the present invention will be explained with reference to FIGS. 19 to 21.

第19図は1本イオン注入装置の全体概略図を示したも
のである。この図は、バッチ処理型の高電流型イオン注
入装置であるが1枚葉型の装置も同様である。
FIG. 19 shows an overall schematic diagram of a single ion implantation device. Although this figure shows a batch processing type high current type ion implantation device, a single wafer type device is also similar.

(1)ウェハ冷却機構は、ウェハ213を載せた回転ス
テージ218に冷凍器2 L 5て冷却した冷媒217
を1tliIi環させ、ウェハ213をO℃〜100℃
(更′に一200℃程度まで)の範囲で冷却する。
(1) The wafer cooling mechanism includes a refrigerant 217 cooled by a refrigerator 2L5 on a rotation stage 218 on which a wafer 213 is placed.
The wafer 213 is heated to 0°C to 100°C.
(and further to about -200°C).

また、この冷媒の代わりにヘリウムガスを用い。Also, helium gas is used instead of this refrigerant.

冷凍器215をヘリウム圧縮器として回転ステージ21
8をヘリウムの断熱膨張で冷却する。ウェハ213と回
転ステージ218との間の熱の抵抗を下げるため、冷却
補助ガス219をウェハ213と回転ステージ218と
の間隙まに封入する。
The rotating stage 21 uses the refrigerator 215 as a helium compressor.
8 is cooled by adiabatic expansion of helium. In order to reduce the thermal resistance between the wafer 213 and the rotation stage 218, cooling auxiliary gas 219 is sealed in the gap between the wafer 213 and the rotation stage 218.

(2)電子シャワー生成器210の電子シャワーモニタ
211とイオン・ソース電源201または引出し電極電
源204とを電気的に連動させ、電子シャワーが設定値
以下になった瞬間にイオン・ソース電源201または引
出し電極型@204を切ることにより、イオン・ビーム
221を停止させてウェハ213の静電破壊を防止する
(2) The electronic shower monitor 211 of the electronic shower generator 210 and the ion source power supply 201 or the extraction electrode power supply 204 are electrically linked, and the ion source power supply 201 or the extraction electrode power supply 204 is connected to the electronic shower generator 210 at the moment when the electronic shower falls below the set value. By cutting the electrode type @204, the ion beam 221 is stopped and electrostatic damage to the wafer 213 is prevented.

(3)多価イヘオン、分子イオンの純度を向上させるた
め、質量分析部205の出口にビーム・フィルタ用スリ
ット電極206を設け、イオン・ソース202から質量
分析部205の出口までの間で生じたエネルギーコンタ
ミを除去する。このためには、ビーム・フィルタ用スリ
ット電極206に引出し電圧の50%以上の電圧を印加
するなどの方法を用いる。また、質量分析部205の出
口から後段加速管208の出口までの間で土しるエネル
ギー・コンタミネイション・イオンを防止するため、メ
カニカル・トライ(オイル・フリー)、真空排気系20
7,209を設置してこの領域を真空排気する。
(3) In order to improve the purity of multivalent iheons and molecular ions, a beam filter slit electrode 206 is provided at the exit of the mass spectrometer 205, so that the ions generated between the ion source 202 and the exit of the mass spectrometer 205 Eliminate energy contamination. For this purpose, a method such as applying a voltage of 50% or more of the extraction voltage to the beam filter slit electrode 206 is used. In addition, in order to prevent energy contamination ions from forming between the exit of the mass spectrometer 205 and the exit of the post-acceleration tube 208, a mechanical try (oil-free), vacuum exhaust system 20
7,209 and evacuate this area.

(4)第20図にウェハ213の保持部を示した。(4) FIG. 20 shows a holding section for the wafer 213.

第20図(A)は正面図、同図(B)は側面図である。FIG. 20(A) is a front view, and FIG. 20(B) is a side view.

第20図(B)から分かるように、イオン・ビーム22
1がウェハ・ストッパ220に当たるため、その材質で
あるアルミニウムやそれに含有されている不純物がスパ
ッタリングにより発生し。
As can be seen from FIG. 20(B), the ion beam 22
1 hits the wafer stopper 220, its material, aluminum, and impurities contained therein are generated by sputtering.

ウェハ213に付着する。この対策を第21図に示す。It adheres to the wafer 213. This countermeasure is shown in FIG.

第2 t@(A)は、静電チャック機構によリウエハ保
持を行ない、ウェハ213の周911に金属を置かない
ようにした場合である。第21図(B)は、ウェハ・ス
トッパ220の形状を逆テーパとし、イオン・ビーム2
21が当たってもそれによるスパッタ物質(二次イオン
・ビーム)222がウェハ213に飛来し難い形状とし
たものである。第21図(C゛)は、ウェハ・ストッパ
220の形状を針状にし、イオン・ビーム221の当た
る面積を極力小さくすることによって、二次イオン・ビ
ーム222の生成を防止した場合である。
The second t@(A) is a case in which the electrostatic chuck mechanism is used to hold the rewafer and no metal is placed on the periphery 911 of the wafer 213. In FIG. 21(B), the shape of the wafer stopper 220 is reversely tapered, and the ion beam 2
The shape is such that even if the wafer 21 hits the wafer 213, sputtered material (secondary ion beam) 222 is unlikely to fly to the wafer 213. FIG. 21(C) shows a case where the generation of the secondary ion beam 222 is prevented by making the wafer stopper 220 needle-shaped and minimizing the area hit by the ion beam 221.

更にウェハ・ストッパ2200体を上記ビーム経路中の
電極と同一の材料にすることにより、スパッタによる弊
害を防止することが出来る。
Furthermore, by making the wafer stopper 2200 of the same material as the electrodes in the beam path, it is possible to prevent harmful effects caused by sputtering.

以上の各構成により、以下のような効果を得ることが出
来る。
With each of the above configurations, the following effects can be obtained.

すなわち、ウェハの冷却により、イオン打込み中に生じ
る欠陥の拡張、中途半端な回復を抑えられるので、低温
アニールによる結晶欠陥の無い打込層が得られ、ディー
プサブミクロンデバイスを実現することができる。さら
に電子シャワーとイオン・ソース系電源とを電気的に連
動することにより、電子シャワー生成器が故障した際に
もウェハの静電破壊を無くすことができる。さらにウェ
ハ保持部の純度11′IJ上、形状改良を行なうことに
より、ウェハの金属汚染を防止でき、接合リーク電流の
低減、結晶欠陥の兄生防止を達成できるため、ディープ
サブミクロンデバイスの歩留り向上を図ることができる
。さらにビームフィルタおよび質量分析管から後段加連
管出口までの真空度向上により、多価イオン打込みまた
は分子イオン打込みのエネルギーコンタミを防止でき、
これによりデバイス特性のバラツキを防止し、歩留り向
上を図ることができる。
That is, by cooling the wafer, the expansion and incomplete recovery of defects that occur during ion implantation can be suppressed, so that an implanted layer without crystal defects can be obtained by low-temperature annealing, and a deep submicron device can be realized. Furthermore, by electrically interlocking the electron shower and the ion source power source, electrostatic damage to the wafer can be eliminated even when the electron shower generator fails. Furthermore, by improving the purity of the wafer holding part to 11'IJ and improving the shape, metal contamination of the wafer can be prevented, junction leakage current can be reduced, and crystal defects can be prevented from growing, improving the yield of deep submicron devices. can be achieved. Furthermore, by improving the degree of vacuum from the beam filter and mass spectrometer tube to the outlet of the downstream coupling tube, energy contamination during multivalent ion implantation or molecular ion implantation can be prevented.
This can prevent variations in device characteristics and improve yield.

更に、イオン・ビーム経路上の電極又はスリットを導電
Si部材で作製することにより、大電流注入でも不所望
なスパッタ作用によるコンタミネーションが大幅に減少
する。
Furthermore, by making the electrodes or slits on the ion beam path from conductive Si material, contamination due to undesired sputtering effects is significantly reduced even during high current injection.

更に、質量分析後のビームが偏向されることなく、最短
の経路で垂直にウェハ表面に入射するので、高スループ
ツトと微細加工性を確保することができる。
Furthermore, since the beam after mass spectrometry is not deflected and enters the wafer surface perpendicularly through the shortest path, high throughput and fine machinability can be ensured.

次に、本イオン注入装置の各部の詳細を第19図〜第2
1図により説明する。201はイオン・ソース電源であ
り、イオン・ソース202のフィラメントおよび電子シ
ャワー生成器210等に電流を供給する。202はフリ
ーマン(Freeman)・ソースなどのイオン・ソー
ス、203はイオン・ソース202などから排出される
ガス等を排気するためのトライ荒引ポンプとターボ・モ
レキュラ・ポンプ、例えば樫山工業株式会社製SDシリ
ーズ・ドライポンプおよびKDMシリーズ・モレキュラ
・ドラッグ・ポンプなどの直列接続からなるオイル・フ
リー真空排気系、204は引出し電極電源であり、電子
シャワー生成器210が故障した際などには、電子シャ
ワーモニタ211の作用によりこの電源204が0(V
)とされ、イオンの引出しが停止する。205は引出さ
れたイオンの中から所望のイオンを選び出すための分析
マグネット201よりかる質量分析部(質量分析管)、
 206は質量分析部205の出口に設けられたビーム
・フィルタ用スリット電極であり、他のスリット電極と
同様ドープト単結晶Si等の円板の中央にイオン・ビー
ム221が通過する開口を設け、先または後に説明する
如く、その電極板に所定の電圧を印加したものである。
Next, the details of each part of this ion implantation device are shown in Figures 19 to 2.
This will be explained using Figure 1. 201 is an ion source power supply that supplies current to the filament of the ion source 202, the electron shower generator 210, and the like. 202 is an ion source such as a Freeman source, and 203 is a try roughing pump and a turbo molecular pump for exhausting gas etc. discharged from the ion source 202, etc., such as SD manufactured by Kashiyama Industries Co., Ltd. An oil-free vacuum exhaust system consisting of a series dry pump and a KDM series molecular drag pump, etc. 204 is an extraction electrode power supply, and when the electronic shower generator 210 breaks down, the electronic shower monitor can be used. Due to the action of 211, this power supply 204 becomes 0 (V
), and ion extraction stops. 205 is a mass spectrometry section (mass spectrometry tube) that includes an analysis magnet 201 for selecting desired ions from extracted ions;
A beam filter slit electrode 206 is provided at the exit of the mass spectrometer 205. Like other slit electrodes, an aperture through which the ion beam 221 passes is provided in the center of a disk made of doped single crystal Si, etc. Alternatively, as will be explained later, a predetermined voltage is applied to the electrode plate.

ビーム・フィルタ用スリット?l!極206は引出し電
圧 (vO)の50%以上の電圧を印加することにより、多
価イオン打込みまたは分子イオン打込みの際、所望のイ
オンのみを高純度で選択する。
Slit for beam filter? l! By applying a voltage of 50% or more of the extraction voltage (vO) to the pole 206, only desired ions are selected with high purity during multivalent ion implantation or molecular ion implantation.

206′は分析マグネット205′の作用により所定の
位置に飛来したイオンのみを通過させるための先と同様
なスリット電極である。207は203と同様の構成の
メカニカル・ドライ真空排気系、208は5〜[0個程
度の先と同様のスリット電極よりなる後段加速部(後段
加速管)、209は207と同様のメカニカル・ドライ
真空排気系、210は先または後に説明するウェハ21
3のチャージ・アンプによる破壊を防止するためにイオ
ン−・ビーム221に電子を付加する電子シャワー生成
器、211は電子シャワー生成器210の電流を監視し
、設置値よりある一定値低下したときは、イオン・ソー
ス202からのイオン放出を停止してウェハ213上の
チャージ・アツブを貼止するための47% Tシャワー
・モニタ、212は多数のウェハ213を収納してイオ
ン打込みを実行するための注入室、213はイオン打込
みされるウェハ、すなわち半導体集積回路装置のウニハ
エ秘中のSiウェハである。214は先と同様の荒引き
ドライ・ポンプを初期荒引きポンプとするクライオ・ポ
ンプ真仝用゛気系、207′は質量分析管205を高真
空に保持するための203と同様の構成よりなるメカニ
カル・ドライ(オイル・フリー)真空排気系、214′
は214と同様の構成からなるロー]−・ロック室のク
ライオ真空排気系、21Sは冷凍器であり、冷媒217
を冷却(圧縮、冷却、液化などを含む)してウェハ21
3を室温、望ましくはO℃〜−100℃まで(更に一2
00℃程度まで)冷却する。216はロード・ひツ、り
室であり、ウェハ213のロードまたはアンロードの際
、ここで−旦、所定の真空度または外気圧まで調整され
る。217はN2ガス、Heガス、エチレン・グリコー
ル、液体N2または液体Heなどの冷媒であるる218
は回転ステージであり 20〜30枚のウェハ213を
収容して高速回転しながら平行移動する。
Reference numeral 206' denotes a slit electrode similar to the above for allowing only ions that fly to a predetermined position to pass through due to the action of the analysis magnet 205'. 207 is a mechanical dry vacuum evacuation system with the same configuration as 203, 208 is a post-acceleration section (post-acceleration tube) consisting of about 5 to 0 slit electrodes similar to the previous one, and 209 is a mechanical dry vacuum evacuation system similar to 207. A vacuum evacuation system, 210 is a wafer 21 which will be explained earlier or later.
An electronic shower generator 211 adds electrons to the ion beam 221 in order to prevent damage caused by the charge amplifier 211. The electronic shower generator 211 monitors the current of the electronic shower generator 210, and when the current decreases by a certain value from the set value, , a 47% T shower monitor for stopping ion emission from the ion source 202 and pasting the charge abutment on the wafer 213; The implantation chamber 213 is a wafer into which ions are implanted, that is, a Si wafer, which is the most important part of a semiconductor integrated circuit device. 214 is a cryo pump real gas system using the same dry pump as before as the initial roughing pump, and 207' has the same configuration as 203 for maintaining the mass spectrometry tube 205 in a high vacuum. Mechanical dry (oil free) vacuum exhaust system, 214'
214 is a cryo-vacuum exhaust system for the lock chamber, 21S is a refrigerator, and the refrigerant 217
The wafer 21 is cooled (including compression, cooling, liquefaction, etc.)
3 to room temperature, preferably from 0°C to -100°C (furthermore at -120°C).
00℃). 216 is a loading chamber, and when loading or unloading the wafer 213, the vacuum level or external pressure is adjusted to a predetermined level. 217 is a refrigerant such as N2 gas, He gas, ethylene glycol, liquid N2 or liquid He218
is a rotation stage that accommodates 20 to 30 wafers 213 and moves in parallel while rotating at high speed.

219はウェハ213と゛ステージ218とき間の空隙
に送り込まれる冷却補助ガス。
Reference numeral 219 denotes a cooling auxiliary gas sent into the gap between the wafer 213 and the stage 218.

220はウェハ213の飛出し防止用ドープトSiウェ
ハ・ストッパ、221はイオン・ビーム、222は二次
イオン・ビームである。
220 is a doped Si wafer stopper for preventing the wafer 213 from flying out, 221 is an ion beam, and 222 is a secondary ion beam.

以下、さらに各部の詳細を説明する。The details of each part will be further explained below.

第22図に回転ステージおよびその冷却機構の一例を示
す、同図において213はウェハ、215は冷凍器、2
17はエチレングリコール専の冷媒およびその循環器、
218は回転ステージ、219は回転ステージ218と
ウェハ213の熱伝達を改善するための冷却補助ガスお
よびその導入路、220はウェハ・ストッパ(ドープト
Si製)、230−は冷却ガス導入空間、23工は○リ
ングである。このようむ冷却機構により、大電流打込中
におけるウェハの打込面の温度を室温から0℃前後また
はそれ以下の低温に保持することができる。
FIG. 22 shows an example of a rotating stage and its cooling mechanism. In the figure, 213 is a wafer, 215 is a refrigerator, 2
17 is a refrigerant dedicated to ethylene glycol and its circulator;
218 is a rotation stage; 219 is a cooling auxiliary gas and its introduction path for improving heat transfer between the rotation stage 218 and the wafer 213; 220 is a wafer stopper (made of doped Si); 230- is a cooling gas introduction space; is a ○ ring. With such a cooling mechanism, the temperature of the implantation surface of the wafer can be maintained at a low temperature from room temperature to around 0.degree. C. or lower during large current implantation.

第23図は、回転ステージおよびその冷却機構の他の例
である。この例では、クライオ・ポンプと同様にHe(
ヘリウム)の断熱膨張によってステージを極低温まで冷
却し、さらにステージとウェハとを密着させて冷却効率
を改善している。同図において213はウェハ、215
はHeコンプレッサ、217はHeおよびその流路、2
18は冷却ステージ、220はドープトSi・ウェハ・
ストッパ、232はHeの断熱膨張室である。
FIG. 23 is another example of a rotation stage and its cooling mechanism. In this example, He(
The stage is cooled to an extremely low temperature by adiabatic expansion of helium (helium), and the stage and wafer are brought into close contact to improve cooling efficiency. In the same figure, 213 is a wafer, 215
is a He compressor, 217 is He and its flow path, 2
18 is a cooling stage; 220 is a doped Si wafer;
The stopper 232 is an adiabatic expansion chamber of He.

第24図は、回転ステージのさらに他の例である。この
例はいわゆる静電チエツクであり、ウェハは絶縁シート
を介してステージに吸着される。
FIG. 24 shows yet another example of the rotation stage. This example is a so-called electrostatic check, in which the wafer is attracted to a stage via an insulating sheet.

同図において、213はウェハ、218はウェハ冷却ス
テージであり、先に示したような一般の冷媒やN2また
はHe等を用いた冷却1a 41?iを有する。
In the same figure, 213 is a wafer, 218 is a wafer cooling stage, and cooling 1a 41? has i.

220は絶線S 、 iウェハ・ストッパ、233はシ
リコーン・ラバーにラストマーク)である。
220 is a disconnected line S, i is a wafer stopper, and 233 is a last mark on silicone rubber).

第25図は第19図に示す全体装置の内、後段加速管お
よび注入室の詳細を示す。同図において20Bは後段加
速管、209はドライ荒引きポンプとターボ・モレキュ
ラ・ポンプよりなる直空初見系であり、打込直前のイオ
ン通路の直空度を向上させる。212はイオン?主人阜
であり、系の1妾地な位にある。213はウェハ、21
4はクライオ・ポンプ真空排気系である。214′はロ
ード・ロック室のクライオ真空排気系であり、ドライ荒
引きポンプで一定の真空度まで排気し1次いてクライオ
・ポンプにより主注入室と同程度の真空度まで排気した
後、ウェハを71人室に導入する。
FIG. 25 shows details of the post-acceleration tube and injection chamber of the entire apparatus shown in FIG. 19. In the same figure, 20B is a rear-stage accelerator tube, and 209 is a direct-air first sight system consisting of a dry roughing pump and a turbo molecular pump, which improves the direct-airness of the ion path immediately before implantation. Is 212 an ion? It is the master and one of the concubines of the family. 213 is a wafer, 21
4 is a cryo pump vacuum evacuation system. 214' is the cryo-evacuation system of the load-lock chamber, which evacuates the wafer to a certain level of vacuum using a dry roughing pump, and then evacuates the wafer to the same level of vacuum as the main injection chamber using the cryo-pump. It will be installed in a room for 71 people.

2(6はロードロック室であり、ウェハの導入特には荒
引きおよびクライオ・ポンプの和気により。
2 (6 is the load-lock chamber, where wafers are introduced, especially by roughing and cryo-pumping).

大気圧よりほぼ注入時圧力まで真空度を上Hさせる。一
方、ウェハの耕゛出11,1には低温のウェハに乾燥加
熱N2ガスを吹き付けてウェハ全体を10℃以上に加熱
してから大気中に排出することによって結露を防企する
。218は回転ステージ。
The degree of vacuum is increased from atmospheric pressure to approximately the injection pressure. On the other hand, during wafer plowing 11, 1, dew condensation is prevented by blowing dry heated N2 gas onto the low temperature wafer to heat the entire wafer to 10° C. or higher and then exhausting it into the atmosphere. 218 is a rotating stage.

234はウェハ面よりも20°C〜50℃低温に保持さ
れたメタル面よりなるウェハ面凝縮防止用シュラウド(
Shroud)、235は先の加熱N2ガスとともに、
または単独でウェハを加熱してウェハ排出時の結露を防
止するウェハ加熱用ハロゲン・ランプ、236は注入室
とロードロック室とを仕切る自動開閉扉、237はロー
ドロック室と外部(大気)とを仕切る自動開閉扉、24
1a〜241fは円板状の単結晶ドープトSiの中心に
矩形の開口を有する加速電極群である。
234 is a shroud for preventing condensation on the wafer surface (
Shroud), 235 is with the heated N2 gas,
or a wafer heating halogen lamp that independently heats the wafer to prevent dew condensation when ejecting the wafer; 236 is an automatic opening/closing door that separates the injection chamber from the load lock chamber; 237 is a door that separates the load lock chamber from the outside (atmosphere); Partitioning automatic opening/closing door, 24
1a to 241f are accelerating electrode groups having a rectangular opening at the center of a disk-shaped single crystal doped Si.

第26図はイオン注入装置内の電位配置を示す。FIG. 26 shows the potential arrangement within the ion implanter.

同図において202はイオン・ソース、205は質量分
析管、205′は分析マグネット、206はビーム・フ
ィルタ用スリット電極、206′はアナライザ電lid
、212は注入室であり、接地電位に接続されている。
In the figure, 202 is an ion source, 205 is a mass spectrometer tube, 205' is an analysis magnet, 206 is a beam filter slit electrode, and 206' is an analyzer electrode.
, 212 is an injection chamber, which is connected to ground potential.

221a〜221eはイオン・ビーム経路であり、22
1aはアナライザ前部通路、221bはアナライザ中央
通路、221Cはアナライザ後部通路、221dはフィ
ルタ間通路、221eは加速管通路、238は高電圧室
(この電位を高圧ターミナルまたは高圧接地という)で
ある、V工は後段加速電圧、voはイオン・ソースの引
出し電圧(20〜30KV) 、Vfは多価イオン注入
の際、混入する単価イオン等を阻止するためのフィルタ
電圧であり1例えば2価イオン注入のときは■。の半分
より若干高い電圧を印加する。206’ にはV、の電
圧が印加されている。
221a to 221e are ion beam paths; 221a to 221e are ion beam paths;
1a is the front passage of the analyzer, 221b is the central passage of the analyzer, 221C is the rear passage of the analyzer, 221d is the passage between filters, 221e is the accelerator tube passage, 238 is a high voltage chamber (this potential is called a high voltage terminal or high voltage ground), V is the post-acceleration voltage, vo is the extraction voltage of the ion source (20 to 30 KV), and Vf is the filter voltage for blocking singly charged ions mixed in during multivalent ion implantation. When , ■. Apply a voltage slightly higher than half of the voltage. A voltage of V is applied to 206'.

第27図に後段加速電極群への電位配分を示す。FIG. 27 shows the potential distribution to the latter stage acceleration electrode group.

同図において、E1〜E6は各電極の電位、239はV
、電位、240は接地電位、241 a−241fは加
速電極群、242a〜242eは分割抵抗である。
In the same figure, E1 to E6 are the potentials of each electrode, and 239 is V
, potential, 240 is a ground potential, 241 a to 241 f are accelerating electrode groups, and 242 a to 242 e are dividing resistors.

第28図にウェハと電子シャワーとの関係を示す。同図
において213はウェハであり、一般に接地電位に接続
されている。221はイオン・ビーム、243は電子シ
ャワー生成器のプレート(カソードと同電位)、244
は同グリッド。
FIG. 28 shows the relationship between the wafer and the electron shower. In the figure, 213 is a wafer, which is generally connected to ground potential. 221 is an ion beam, 243 is an electron shower generator plate (same potential as the cathode), 244
is the same grid.

245は同カソードであり、グリッド電圧によってカソ
ード245から引き出された高エネルギー電子(200
〜300eV)は電子シャワー内部のA r rガスと
反応してエネルギーの電子(10eV程度)を大量に放
出する。
245 is the same cathode, and high-energy electrons (200
~300 eV) reacts with the Ar gas inside the electron shower and releases a large amount of energetic electrons (about 10 eV).

第29図は、電子シャワー生成器の模式回路図である。FIG. 29 is a schematic circuit diagram of an electronic shower generator.

同図においてV、はカソード(フィラメント)電圧、V
cはグリッド電圧、244はグリッド、245はカソー
ド(フィラメント)である。
In the same figure, V is the cathode (filament) voltage, V
c is a grid voltage, 244 is a grid, and 245 is a cathode (filament).

第30図は、カソードからのエミッション電流工、とグ
リッド電圧Vaとの関係であり、同図において、工、。
FIG. 30 shows the relationship between the emission current from the cathode and the grid voltage Va.

はエミッション電流の初期設定値である。is the initial setting value of the emission current.

第31図は、回転ステージの全体図である。同図におい
て回転ステージ218は、通常ウェハ単一ロット、すな
わち工0〜25枚を一度に処理できるように、それと同
数または若干多めに設けられている。250は支柱部、
251は中央ロータ部である。
FIG. 31 is an overall view of the rotation stage. In the figure, the number of rotary stages 218 is the same or slightly larger than that of the rotary stage 218 so that a single lot of wafers, that is, 0 to 25 wafers can be processed at a time. 250 is a pillar part,
251 is a central rotor section.

第32図は1回転ステージの一つにウェハを載置した状
態をウェハ主面(上面)より見たものである。同図にお
いてウェハ213の周辺端部は、回転ステージ218の
基底部より外側にあり、ウェハーストッパ220a〜2
20cにより保持されている。また、支柱部250内に
は図示しない冷媒通路が設けられている。
FIG. 32 shows a state in which a wafer is placed on one of the one-rotation stages, viewed from the main surface (top surface) of the wafer. In the figure, the peripheral edge of the wafer 213 is located outside the base of the rotation stage 218, and the wafer stops 220a to 220
20c. Further, a refrigerant passage (not shown) is provided in the support portion 250.

第33図にウェハとファラデー・カップとの関係を示す
。ファラデー・カップ252はイオン収集カップ(横磁
場材)と一方を接地した電流計とからなる。
FIG. 33 shows the relationship between the wafer and the Faraday cup. Faraday cup 252 consists of an ion collection cup (transverse magnetic field material) and an ammeter with one end grounded.

第34図は、イオン経路内で発生する不所望な反応の例
である。同図においてAは、残留ガス分子である。ここ
に示した例はリン(P)の2価イオン打込みの際に生じ
るものである。
FIG. 34 is an example of an undesired reaction occurring within the ion path. In the figure, A is a residual gas molecule. The example shown here occurs during doubly charged ion implantation of phosphorus (P).

第35図は、ドープトSi単結晶製のスリット電極板の
見取図である。同図において253は電極板、254は
フリーマン(Freeman)・ソースの矩形イオン・
ビームに対応した矩形開口である。先に示したイオン・
ソースの引出し電極、マス・アナライザ(質量分析スリ
ット)電極206′ ビーム・フィルタ用スリット電極
206、後段加速電極群241a〜241fなどがほぼ
この形をしている。
FIG. 35 is a sketch of a slit electrode plate made of doped Si single crystal. In the figure, 253 is an electrode plate, and 254 is a Freeman source rectangular ion.
It is a rectangular aperture that corresponds to the beam. The ion shown earlier
The source extraction electrode, the mass analyzer (mass analysis slit) electrode 206', the beam filter slit electrode 206, the latter-stage accelerating electrode group 241a to 241f, etc. have approximately this shape.

第36図にロードロック室216の詳細構造を示す、同
図において212は注入室、214′はクライオ真空排
気系、236はロード・ロック室と注入室間の自動開閉
扉、237はロード・ロック室と外部の自動開閉扉であ
り、これらを介してウェハのロードおよびアンロードが
行なわれる。
Figure 36 shows the detailed structure of the load lock chamber 216. In the same figure, 212 is the injection chamber, 214' is the cryo-vacuum exhaust system, 236 is the automatic opening/closing door between the load lock chamber and the injection chamber, and 237 is the load lock. There are automatically opening and closing doors between the chamber and the outside, through which wafers are loaded and unloaded.

255はクライオ真空排気系214′をロードロック室
216から切り離すための開閉バルブ、256はウェハ
を10℃前後に加熱するための加熱N2供給装置257
とロードロック室216との連通をとるための開閉バル
ブ、258は加熱N2ガスをロードロック室216から
排気するための開閉バルブである。
255 is an opening/closing valve for separating the cryo vacuum evacuation system 214' from the load lock chamber 216, and 256 is a heating N2 supply device 257 for heating the wafer to around 10°C.
258 is an on-off valve for discharging the heated N2 gas from the load-lock chamber 216.

第37図(a)〜(c)は、ロードロック室内のウェハ
およびウェハ・カセットの動きを示す模式図である。同
図において260bは第1のウェハ・カセット、260
aは第2のウェハ・カセット、213bは第1のウェハ
群(ロフト)に属するウェハ、213aは第5のウェハ
群に属するウェハである。
FIGS. 37(a) to 37(c) are schematic diagrams showing the movement of wafers and wafer cassettes in the load lock chamber. In the figure, 260b is a first wafer cassette, 260
a is a second wafer cassette, 213b is a wafer belonging to the first wafer group (loft), and 213a is a wafer belonging to the fifth wafer group.

第38図はイオン・ソースおよびその近傍の詳細を示す
拡大模式断面図である。同図において202はイオン・
ソースのハウジング、202aは引出加速電極(V11
=  2〜30 KV) 、 202bは減速電極(ま
たは接地電極)、202cはイオン・ソース本体(アー
クチャンバまたはイオン発生室)、203は真空排気系
、204(vm)は引出し電極電源および加速電圧、2
05は質量分析管、207′は真空排気系、voはイオ
ン引出し電圧(アークチャンバに印加される電圧)、■
、は後段加速電圧である。ここで、■。は一般に20〜
30KV、Vlは一2〜30Kv、減速を極202bは
高圧容器の高圧接地電位すなわち後段加速電位V□であ
る。なお、202aおよび202bを総称して引出し@
、極または引出し電極群という。
FIG. 38 is an enlarged schematic sectional view showing details of the ion source and its vicinity. In the figure, 202 is an ion
The housing of the source, 202a is the extraction acceleration electrode (V11
= 2 to 30 KV), 202b is the deceleration electrode (or ground electrode), 202c is the ion source body (arc chamber or ion generation chamber), 203 is the vacuum exhaust system, 204 (vm) is the extraction electrode power source and accelerating voltage, 2
05 is the mass spectrometer tube, 207' is the vacuum exhaust system, vo is the ion extraction voltage (voltage applied to the arc chamber), ■
, is the post-acceleration voltage. Here, ■. is generally 20~
30 KV, Vl is -2 to 30 Kv, and the deceleration pole 202b is the high-voltage ground potential of the high-pressure vessel, that is, the subsequent acceleration potential V□. Note that 202a and 202b are collectively referred to as drawer@
, called a pole or extraction electrode group.

以上各部の構成について説明したが、続いて第19図〜
第38図に従って、動作説明を行なう。
The configuration of each part has been explained above.
The operation will be explained according to FIG.

第19図のイオン注入装置のイオン・ビーム221およ
びイオン注入室212は、補修の時以外、常に5X10
・Torr程度(スタンバイ状態)に排気されている。
The ion beam 221 and ion implantation chamber 212 of the ion implantation apparatus shown in FIG.
・Exhaust to around Torr (standby state).

このような状態で被処理ウェハの交換が行なわれる。In this state, the wafer to be processed is exchanged.

第36図、第37図(a)〜(c)に示すように、つ二
ハ25枚(これを10ツトという)をカセット単位で交
換する。第37図(a)は、ウェハ213bのロード完
了後に、新しいロットに属するウェハ213aが自動開
閉扉237よりロードロック室216内に導入されたと
ころを示す。
As shown in FIGS. 36 and 37 (a) to (c), 25 cassettes (referred to as 10 cassettes) are replaced in units of cassettes. FIG. 37(a) shows the wafer 213a belonging to a new lot being introduced into the load lock chamber 216 through the automatic opening/closing door 237 after the loading of the wafer 213b is completed.

その後、第37図(b)に示すように、ウェハ群213
bのイオン注入が完了するまでの間に(ロードおよびア
ンロード時間=各、2分、注入処理時間=5分程度)自
動開閉扉236,237開閉バルブ256,258を閉
じた状態で開閉バルブ255を開とし、ドライ荒引、ク
ライオポンプの順で真空排気系214′により5×10
〒5〜5×10・Torrまで排気される。ウェハ群2
13bのイオン注入が完了するとウェハ群213bは自
動開閉扉236を通して第一のカセット260b内に収
容される。一方、ウェハli 213 aは注入室21
2内の回転ステージ218上にセットされる。ウェハ群
213aのセットが完了すると、自動開閉扉236が閉
じられて開閉バルブ256が開となり、ドライN2ソー
スより20℃以上のN2ガス流がロードロック室216
に供給され、常圧となった後、開閉バルブ258より排
出されることによって、ロードロック室216内にN2
ガス流が形成され、回転ステージ218上に冷却された
ウェハ213bが10℃以上に昇温される。
After that, as shown in FIG. 37(b), the wafer group 213
Until the ion implantation in b is completed (loading and unloading time = 2 minutes each, implantation processing time = about 5 minutes), the automatic opening/closing doors 236, 237, opening/closing valves 256, 258 are closed, and the opening/closing valve 255 is closed. 5×10 by vacuum evacuation system 214' in the order of dry roughing and cryopump.
It is exhausted to 5 to 5×10 Torr. Wafer group 2
When the ion implantation of wafers 13b is completed, the wafer group 213b is accommodated in the first cassette 260b through the automatic opening/closing door 236. On the other hand, the wafer li 213 a is placed in the injection chamber 21
It is set on a rotation stage 218 in 2. When the setting of the wafer group 213a is completed, the automatic opening/closing door 236 is closed and the opening/closing valve 256 is opened, and a N2 gas flow of 20° C. or higher is supplied from the dry N2 source to the load lock chamber 216.
N2 is supplied to the load lock chamber 216 by being discharged from the on-off valve 258 after reaching normal pressure.
A gas flow is formed, and the temperature of the cooled wafer 213b on the rotation stage 218 is increased to 10° C. or higher.

昇温されたウェハ213bは第37図(c)に示すよう
に、自動開閉扉237を通して外部に排出される。
The heated wafer 213b is discharged to the outside through the automatic opening/closing door 237, as shown in FIG. 37(c).

回転ステージ上にセットされたウェハ213は、第19
〜25図、第31〜33図に示すような状態で○℃〜−
150℃以下に冷却される。このことによって、注入時
にウェハの打込面温度数十度〜−120℃程度に制御す
ることができる。第22図に示すごとく−り0℃〜30
’C11度の冷却の場合は、ウェハ213の裏面にN 
z 、 He 、 A r等のガスを導入して熱伝導の
向上を計ると有効である。さらに低温の場合は、第22
図で窒素(液体)の循環を用いるか、第23図の如くク
ライオ・ポンプと同様にヘリウムの断熱膨張を用いる。
The wafer 213 set on the rotation stage
~○℃~- in the condition shown in Figure 25 and Figures 31 to 33
Cooled to below 150°C. This allows the temperature of the implantation surface of the wafer to be controlled to about several tens of degrees to -120 degrees Celsius during implantation. As shown in Figure 22, the temperature is 0°C to 30°C.
In case of cooling at 11 degrees C, N is applied to the back side of the wafer 213.
It is effective to introduce a gas such as Z, He, Ar, etc. to improve heat conduction. If the temperature is even lower, the 22nd
In the figure, circulation of nitrogen (liquid) is used, or as in Figure 23, adiabatic expansion of helium is used, similar to a cryo pump.

なお、第24図のような静電チャックを用いる場合には
、ウェハ213と回転ステージ218とを絶縁するため
にニジストマー(シリコーン・ラバー)233を介在さ
せる必要があるため、熱効率(冷却効率)は若干低下す
るが、第22図および第23図に示す冷媒循環機構を利
用することができる。
In addition, when using an electrostatic chuck as shown in FIG. 24, it is necessary to interpose a nystomer (silicone rubber) 233 to insulate the wafer 213 and the rotation stage 218, so the thermal efficiency (cooling efficiency) is The refrigerant circulation mechanism shown in FIGS. 22 and 23 can be used, although it will be slightly lower.

運転時にはウェハ213が所定の低温に保持されている
ステージ218上で同所定の温度に冷却されると、回転
ステージ218は第25図に示す如く5回転を開始し、
1000 r・pmの回転数を維持しながら回転軸と直
行する方向に往復平行移動(周期約10秒)することに
よって、断面6゜匝X 60 nxoのイオン・ビーム
が均一にウェハ全面をなめるように5分程度注入操作を
行なう。イオン注入量のモニタは、回転ステージ218
の隙間等から後方に通過するビームを第33図に示すよ
うなファラデー・カップ252で受けることによって行
なわれる。一方、冷媒のウェハ213近傍への供給は、
伶凍器215より中央ロータ部251(第31図)およ
び支柱部250を介して行なわれる。これらの供給は、
ステージ218の回転中にも行なわれ、そのことによっ
て、大電流打込時にもウェハ213の表面温度が一定に
保たれる。
During operation, when the wafer 213 is cooled to a predetermined temperature on the stage 218 which is maintained at a predetermined low temperature, the rotation stage 218 starts rotating five times as shown in FIG.
By performing a reciprocating parallel movement in the direction perpendicular to the rotation axis (period: approximately 10 seconds) while maintaining a rotational speed of 1000 r/pm, the ion beam with a cross section of 6° x 60 nxo uniformly licks the entire surface of the wafer. Perform the injection operation for about 5 minutes. The amount of ion implantation is monitored using the rotation stage 218.
This is done by receiving a beam passing backward through a gap or the like in a Faraday cup 252 as shown in FIG. On the other hand, the supply of coolant to the vicinity of the wafer 213 is as follows:
The cooling is carried out from the defroster 215 via the central rotor section 251 (FIG. 31) and the support section 250. These supplies are
This is also performed while the stage 218 is rotating, thereby keeping the surface temperature of the wafer 213 constant even when a large current is implanted.

次にビーム・ラインの動作について説明する。Next, the operation of the beam line will be explained.

まず第38図および第26図に示すように、イオン・ソ
ース202の本体202cには所望のイオンを発生する
ような所定のガスまたは蒸気が微量ずつ供給されるが、
真空排気系203,207′等の作用により、引出し加
減速電極群202a。
First, as shown in FIGS. 38 and 26, a predetermined gas or vapor that generates desired ions is supplied little by little to the main body 202c of the ion source 202.
Due to the action of the evacuation systems 203, 207', etc., the extraction acceleration/deceleration electrode group 202a.

202bから質量分析器205にかけてのビーム・ライ
ンはほぼ5X10・Torr以上(イオン注入中)の高
真空に保持される。イオン・ソース本体202c内で発
生したイオンは加減速電極群202a、202b等の作
用により各種のエネルギーにまで加速されて質量分析部
205方向に飛行する。このようにしてアナライザ前部
経路221aを通過した被打込みイオン種、例えばP・
(隣の正2価イオン)はアナライザ中央経路221bを
通過するうちに偏向され、アナライザ後部経路221c
終端部に設けられた質量分析スリット電極206′の開
口254(第35図)を通過する。同正常イオン種(P
++)はさらにフィルタ間経路(長さ約20am)22
1dおよび異常イオン種(例えばP+)を阻止するため
のビーム・フィルタ用スリット電極206の開口254
(第35図)を通過し、所望のイオン・エネルギーによ
るように設定された後段加速管経路221e(電位差V
工)を通過し、第25図に示すように回転中のウェハ2
13に注入される。
The beam line from 202b to the mass spectrometer 205 is maintained at a high vacuum of approximately 5×10 Torr or higher (during ion implantation). Ions generated within the ion source body 202c are accelerated to various energies by the action of the acceleration/deceleration electrode groups 202a, 202b, etc., and fly toward the mass spectrometer 205. The implanted ion species that have passed through the analyzer front path 221a in this way, for example, P.
(adjacent positively charged ions) are deflected while passing through the analyzer central path 221b, and are deflected while passing through the analyzer rear path 221c.
It passes through the opening 254 (FIG. 35) of the mass spectrometry slit electrode 206' provided at the terminal end. The same normal ion species (P
++) is further an inter-filter path (length approximately 20 am) 22
1d and aperture 254 in beam filter slit electrode 206 to block abnormal ion species (e.g. P+).
(Fig. 35) and is set to have the desired ion energy through the post-acceleration tube path 221e (potential difference V).
As shown in FIG. 25, the rotating wafer 2
13.

次に、第26図、第34図、第38図に基づいてビーム
・フィルタ用スリット電t4206の作用等を説明する
Next, the operation of the beam filter slit electric current t4206 will be explained based on FIGS. 26, 34, and 38.

例えば、P+十打込みの場合で考えると、イオン・ソー
ス202より放出されたP2+は、アナライザ前部経路
221aにおいて、第34図(a)のように残留ガス・
イオンAと衝突反応して−p+P、Aを生成する。この
内、PとAとは質量分析部205で分析され、スリット
電極206′の後方には出てこないが、Pの方は1反応
前のP2+とP++′の速度の相異が相鍛的に作用して
、質量電荷比(m/e)の差異にもかがゎらず、スリッ
ト電極206′を通過することになる。この異常P イ
オンが後段加速管208まで達すると、所望のエネルギ
ーよりも相当低いエネルギーまでしか加速されない状態
でウェハ213に注入され、いわゆるエネルギー・コン
タミネーションとなる。
For example, considering the case of 10 P+ implants, the P2+ emitted from the ion source 202 will leave the residual gas in the analyzer front path 221a as shown in FIG.
Collision reaction with ion A produces -p+P,A. Of these, P and A are analyzed by the mass spectrometer 205 and do not come out behind the slit electrode 206', but for P, the difference in speed between P2+ and P++' before one reaction is due to the phase difference. As a result, the light passes through the slit electrode 206' regardless of the difference in mass-to-charge ratio (m/e). When these abnormal P ions reach the second stage acceleration tube 208, they are implanted into the wafer 213 in a state where they are only accelerated to an energy considerably lower than the desired energy, resulting in so-called energy contamination.

この異常イオン種を後段加速管208に達する前に除去
する目的で設けられたのが、ビーム・フィルタ用スリッ
ト電極206である。ビーム・フィルタ用スリット電極
206は、第35図のようなドープト単結晶Si電1i
で正常ビームがちょうど中央開口254に一致するよう
にビーム経路内にその主面がビーム経路とほぼ直交する
ように設けられている。その電位(電圧接地電位を基準
にして)vtは、P+が正常種で、P+(Pz+より先
に示す反応により生成した)が異常種の場合はV、の半
分より若干高めの電圧に設定する。このことによって、
速いP?の方は、このポテンシャルの山を越えることが
できないが、p”(pz+起因の)の方は低速なので、
このポテンシャルの山を越えることができず、ビーム・
フィルタ用スリット電極206の後方には侵出できない
。このようにすることによって、異常イオン種の発生の
多い2価およびさらに3価のイオン打込みを高純度で実
現している。
The beam filter slit electrode 206 is provided for the purpose of removing these abnormal ion species before they reach the second stage acceleration tube 208. The beam filter slit electrode 206 is a doped single crystal Si electrode 1i as shown in FIG.
The normal beam is provided within the beam path so that its main surface is substantially orthogonal to the beam path so that the normal beam exactly coincides with the central aperture 254. The potential (with reference to the voltage ground potential) vt is set to a voltage slightly higher than half of V when P+ is a normal species and P+ (generated by the reaction shown earlier than Pz+) is an abnormal species. . By this,
Fast P? cannot cross this potential mountain, but p'' (due to pz+) is slow, so
Unable to overcome this mountain of potential, the beam
It cannot invade behind the filter slit electrode 206. By doing so, it is possible to implant divalent and even trivalent ions, which often generate abnormal ion species, with high purity.

このようなビーム・フィルタ用スリット電極206によ
っても、質量分析部205の後で発生(フィルタ間経路
221dまたは加速管経路221e)するエネルギー・
コンタミネーションを完全に除去することは困難である
0例えば、P″打込みに際して、゛第34図(b)のよ
うな衝突反応が起こった場合には、これらの後段加速管
208への侵入を有効に阻止する適切な方法はない。従
って、これらの反応に起因するエネルギー・コンタミネ
ーションを排除するためには、上記ビーム・フィルタ用
スリット電極206問および加速管経路221d、22
1eにおける真空度を打込み時において1X10−5T
orr、望ましくは5X10・Torr−以上に保持で
きるようにその経路の近傍に真空排気系の排気口を接続
して、排気する(打込み中においても)ようにすること
が有効である。このために設けられた排気系が第9図の
真空排気系207,207’である。
Such a beam filter slit electrode 206 also prevents energy generated after the mass spectrometer 205 (inter-filter path 221d or acceleration tube path 221e).
It is difficult to completely remove contamination. For example, if a collision reaction like the one shown in FIG. Therefore, in order to eliminate energy contamination caused by these reactions, the beam filter slit electrode 206 and the acceleration tube paths 221d and 22
The degree of vacuum at 1e is 1X10-5T at the time of implantation.
It is effective to connect an exhaust port of a vacuum evacuation system near the path to evacuate (even during implantation) so that the pressure can be maintained at 5×10 Torr or higher, preferably 5×10 Torr or higher. The exhaust system provided for this purpose is the vacuum exhaust system 207, 207' shown in FIG.

さらに上記ビーム・フィルタ用スリット電極と相俟って
、真空排気系207′はアナライザ前部経路22工a(
第26図)およびその近傍のビーム・ラインの真空度を
打込み時において、1X10・Torr、望ましくは5
×10・Torr以上の高真空に保持することによって
、不所望な反応の発生自体を低減し、エネルギー・コン
タミネーションの発生を防止している。
Furthermore, together with the beam filter slit electrode, the vacuum exhaust system 207' is connected to the analyzer front passage 22a (
At the time of implantation, the vacuum level of the beam line (Fig. 26) and its vicinity should be set to 1X10 Torr, preferably 5
By maintaining a high vacuum of ×10 Torr or more, the occurrence of undesired reactions itself is reduced and the occurrence of energy contamination is prevented.

次に、第工9図、第25図、第28図〜30図に基づい
て、チャージ・アップ防止用電子シャワー生成器210
(以下「E−ジェネレータ」と略称)およびそのモニタ
機構の動作を説明する。
Next, based on FIG. 9, FIG. 25, and FIGS. 28 to 30, the charge-up prevention electronic shower generator 210 is
(hereinafter abbreviated as "E-generator") and its monitoring mechanism will be explained.

第28図に示すように、打込みイオン・ビーム22工の
発生に連動してE−ジェネレータ10より生成した電子
はイオン・ビーム221とともにウェハ213に降り注
ぐことにより、ウェハ213各部のチャージ・アップを
防止するようになっている。ところが、このE−ジェネ
レータ210の初期設定値工mo(エミッション)は一
定に保持されている筈であるが、何らかの原因により変
動または停止することがある。このような場合には、極
めて短時間の間にイオン・ソース202からのイオン引
出しを停止しないとウェハ213上の素子または素子の
素材となる酸化膜等の破壊を防止することができない。
As shown in FIG. 28, electrons generated by the E-generator 10 in conjunction with the generation of the implantation ion beam 22 fall onto the wafer 213 together with the ion beam 221, thereby preventing charge-up of various parts of the wafer 213. It is supposed to be done. However, although the initial setting value (emissions) of the E-generator 210 is supposed to be kept constant, it may change or stop due to some reason. In such a case, unless the extraction of ions from the ion source 202 is stopped within a very short period of time, it is impossible to prevent the elements on the wafer 213 or the oxide film that is the material of the elements from being destroyed.

従って、本発明では、電子シャワー・モニタ211がE
−ジェネレータ210のエミッション電流■8を監視し
、I3が設定値工8°の90%以下に低下したときは、
モニタ211を構成するマイクロ・コンピュータの作用
によってパワーダウン信号をイオン・ソース電源201
に転送し、引出し電圧を瞬時に所定の電位(すなわち、
高圧ターミナル電位)に落とし、イオン・ビーム221
そのものの生成を停止する。
Therefore, in the present invention, the electronic shower monitor 211
- Monitor the emission current 8 of the generator 210, and when I3 falls below 90% of the set value 8°,
A power-down signal is sent to the ion source power supply 201 by the action of the microcomputer that constitutes the monitor 211.
transfer the extraction voltage to a predetermined potential (i.e.,
the ion beam 221
Stop the generation of that thing.

次に、後述する具体的イオン注入プロセスと本実施例2
のここまでの記述との関係を説明する。
Next, we will discuss the specific ion implantation process and this Example 2, which will be described later.
The relationship between this and the description up to this point will be explained.

本実施例に示した各種バリエーションはすべて上記各注
入プロセスに適用可能であるが、以下に特に好高な組み
合わせについて具体例を示す。
Although all of the various variations shown in this example are applicable to each of the above-mentioned injection processes, specific examples of particularly favorable combinations will be shown below.

ビーム・フィルタ用スリット電極は、多価イオン打込み
の際に特に有効であるが、その他の場合にも、不所望な
イオンを除去する方法として有効である。
Beam filter slit electrodes are particularly effective in multiply charged ion implantation, but are also effective in other cases as a method of removing unwanted ions.

打込み時のウェハの冷却は、すべての工程において効果
があるが、特にアモルファス化を促進して、アモルファ
ス層と正常層との間の遷移層の発生を阻止する効果があ
る。従って、そのような遷移層の厚さを極力薄くして、
アニールによる欠陥の回復を容易・完全にしたいときに
有効である。
Cooling the wafer during implantation is effective in all steps, but is particularly effective in promoting amorphization and preventing the formation of a transition layer between the amorphous layer and the normal layer. Therefore, by making the thickness of such a transition layer as thin as possible,
This is effective when it is desired to easily and completely recover defects caused by annealing.

従って、後に説明する各FETのソースおよびドレイン
形成のためのイオン注入プロセスおよびそれらの変形例
に特に有効である。この場合、打込み中のウェハ上面温
度は室温から−150’C1望ましくは0℃以下に保持
される。特にアモルファス化が完全でない濃度において
は、−50℃〜=100℃以下にすることが望ましい。
Therefore, it is particularly effective for the ion implantation process for forming the source and drain of each FET, which will be described later, and for variations thereof. In this case, the temperature of the top surface of the wafer during implantation is maintained at -150'C1 or less, preferably 0°C or less, from room temperature. Particularly at concentrations where amorphization is not complete, it is desirable to keep the temperature at -50°C to 100°C or lower.

また、プレ・アモルファス注入として、Ge中を注入し
、続いてB+等の比較的アモルファス化し難い不純物を
注入する場合は、Ge+打込み時より一り0℃〜−10
0’C(更に一200℃程度)にウェハを保持したまま
1次にB+注入を実行すると、アニル後の欠陥の残存を
ほぼ完全に抑えることができる。
In addition, when implanting Ge in pre-amorphous implantation and then implanting an impurity that is relatively difficult to become amorphous, such as B+, it is possible to
By performing the primary B+ implantation while holding the wafer at 0'C (furthermore, about -200C), it is possible to almost completely suppress the remaining defects after annealing.

なお各イオン注入プロセスにおいて、上記ウェハの冷却
を行なった場合には、注入後の7ニ一ル温度を900℃
〜800℃の低温で行なうことができる。
In addition, in each ion implantation process, if the wafer is cooled, the temperature of the 7 nitride after implantation should be 900°C.
It can be carried out at low temperatures of ~800°C.

なお、水閘isで「ウェハ(Si単結晶を例にとる)の
表面温度または上面温度」というときは。
In addition, when referring to "the surface temperature or upper surface temperature of a wafer (taking Si single crystal as an example)" in Mizuharu IS.

打込みによる欠陥が発生するSi単結晶上面の酸化膜等
の界面から数μm程度の層状領域のマクロ的平均温度に
対応するものとする。
It corresponds to the macroscopic average temperature of a layered region several micrometers from the interface of an oxide film or the like on the top surface of a Si single crystal where defects due to implantation occur.

次に、本実施例のイオン注入装置!を用いた半導体集積
回路装置の製造方法の一例を説明する。この製造方法は
、D RA M (Dynamic Random A
ccessMe+aory)のメモリセルを構成するメ
モリセル選択用MO5−FETQs、周辺回路を構成す
るnチャネルMOS−FETQn、pチャネルMOS・
FETQPの製造方法に適用されたものである。
Next, the ion implanter of this example! An example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the following will be described. This manufacturing method is based on DRAM (Dynamic Random A).
MO5-FETQs for memory cell selection which constitutes the memory cell of (ccessMe+aory), n-channel MOS-FETQn which constitutes the peripheral circuit, p-channel MOS
This is applied to a method for manufacturing FETQP.

以下、その具体的な製造方法について、第5図〜第18
図(各製造工程毎に示す要部断面図)を用いて説明する
。なお、このDRAMは、例えば16メガビツト(Mb
it)の容量を有し、最小加工寸法を0.5〔μm〕と
する、いわゆる0、5〔μm)’!計ルールにより製造
される。
Below, the specific manufacturing method is shown in Figures 5 to 18.
This will be explained using figures (cross-sectional views of main parts shown for each manufacturing process). Note that this DRAM has a capacity of, for example, 16 megabits (Mb).
It has a capacity of 0.5 [μm] with a minimum processing size of 0.5 [μm]! Manufactured according to measurement rules.

第5図は、このDRAMの製造工程の中途段階にある半
導体基板〔抵抗率上○Ω−am(100)単結晶ウェハ
)20を示す要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate (a single crystal wafer with a resistivity of .OMEGA.-am (100)) at an intermediate stage in the manufacturing process of this DRAM.

p形シリコン単結晶からなる基板20のメモリセル形成
領域(図の左側)および周辺回路のnチャネルMOS 
−FETQn形成領域(図の中央)のそれぞれの主面に
はp−形ウエル領域22が設けられている。このP 形
つニル領域22は、例えば5 X 1012Catoi
Is/ al〕程度の不純物濃度のBの2または3価イ
オンを300−400(KeV〕程度のエネルギーのイ
オン注入法(注入電流30μA)で導入した後、基板2
oを1100〜1300(’C)程度の高温度の雰囲気
中で熱処理することにより形成される。周辺回路のPチ
ャネルMOS −FETQp形威領域形成の右側)の主
面にはn−形ウエル領域21が設けられている。
Memory cell formation region (left side of the figure) of substrate 20 made of p-type silicon single crystal and n-channel MOS of peripheral circuitry
A p-type well region 22 is provided on each main surface of the -FETQn formation region (center of the figure). This P type polygonal region 22 is, for example, 5 x 1012Catoi
After introducing di- or trivalent B ions with an impurity concentration of about 300-400 (KeV) (implantation current 30 μA), the substrate 2
It is formed by heat treating o in an atmosphere at a high temperature of about 1100 to 1300 ('C). An n-type well region 21 is provided on the main surface of the peripheral circuit P-channel MOS-FET (to the right of the p-type region formed).

このn−形ウエル領域21は、例えば2X10”(at
+mos/ d 〕程度の不純物濃度のP(リン)の2
または3価イオンを400〜900 〔KeV)程度の
エネルギーのイオン注入法(注入電流3、○μA)で導
入した後、基板20を1100〜1300(’C)程度
の高温度の雰囲気中で熱処理することにより形成される
This n-type well region 21 is, for example, 2×10” (at
2 of P (phosphorus) with an impurity concentration of +mos/d]
Alternatively, after introducing trivalent ions by an ion implantation method with an energy of about 400 to 900 [KeV] (injection current 3, ○μA), the substrate 20 is heat-treated in an atmosphere at a high temperature of about 1100 to 1300 ('C). It is formed by

上記ウェル領域21.22のそれぞれの主面には400
〜600 (nm:l程度の膜厚を有する素子分離用の
フィールド絶縁膜23が設けられている。このフィール
ド絶縁膜23は、選択酸化法(LOCO3法)により形
成される。
The main surface of each of the well regions 21 and 22 has a 400
A field insulating film 23 for element isolation having a film thickness of about 600 nm:l is provided. This field insulating film 23 is formed by a selective oxidation method (LOCO3 method).

周辺回路の形成領域において、p−形ウエル領域22の
フィールド絶縁膜23の下には、p形チャネルストッパ
領域24が設けられている。p形チャネルストッパ領域
24は、例えばp−形ウエル領域22の主面に3 X 
10 ” [atoms/ cj]程度の不純物濃度の
BF、を50〜70〔K e V )程度のエネルギー
のイオン注入法(注入電流3.0μA)で導入した後、
酸素を微量(約工%以下)含む窒素ガス雰囲気中におい
て、基板20を1050〜1150 (”C)程度の高
温度で約30〜40〔分〕程度熱処理し、次いでスチー
ム酸化法により約30〜50[分]程度酸化することに
より形成される。この熱処理によりp−形つニル領域2
2の主面に導入された不純物が引き伸し拡散され、フィ
ールド絶縁膜23の形成と実質的に同一製造工程によっ
て、p形チャネルストッパ領域24が形成される。
In the peripheral circuit formation region, a p-type channel stopper region 24 is provided below the field insulating film 23 of the p-type well region 22. The p-type channel stopper region 24 is formed, for example, on the main surface of the p-type well region 22 by 3×
After introducing BF with an impurity concentration of about 10" [atoms/cj] by an ion implantation method (implantation current 3.0 μA) with an energy of about 50 to 70 [K e V],
The substrate 20 is heat-treated at a high temperature of about 1050 to 1150° C. for about 30 to 40 [minutes] in a nitrogen gas atmosphere containing a trace amount of oxygen (approximately 50% or less), and then heated to a temperature of about 30 to 40 minutes by steam oxidation. It is formed by oxidizing for about 50 [minutes]. Through this heat treatment, the p-type nitride region 2
The impurity introduced into the main surface of 2 is stretched and diffused, and p-type channel stopper region 24 is formed by substantially the same manufacturing process as that for forming field insulating film 23.

メモリセル形成領域の主面には、p形チャネルストッパ
領域25A、p形半導体領域25Bが設けられている。
A p-type channel stopper region 25A and a p-type semiconductor region 25B are provided on the main surface of the memory cell formation region.

P形チャネルストッパ領域25Aは、フィールド絶縁膜
23の下に設けられ、P形半導体領域25Bは、活性領
域に設けられている。
P-type channel stopper region 25A is provided under field insulating film 23, and P-type semiconductor region 25B is provided in the active region.

p形チャネルストッパ領域25A、p形半導体領域25
Bのそれぞれは、例えばI X 1013[atoms
/j]程度の不純物濃度のB″を200〜300(K 
e V)程度の高エネルギーのイオン注入法(注入電流
20μA)法で導入することにより形成される。P形チ
ャネルストッパ領域25Aは、上記した不純物をフィー
ルド絶縁膜23を通して導入することにより形成され、
P形半導体領域25Bは、フィールド絶縁膜23の膜厚
に相当する分、p−形ウエル領域22の主面の深い位置
に形成される。
p-type channel stopper region 25A, p-type semiconductor region 25
Each of B is, for example, I X 1013 [atoms
/j] at an impurity concentration of 200 to 300 (K
It is formed by introducing high energy ion implantation (implantation current: 20 μA) such as eV). The P-type channel stopper region 25A is formed by introducing the above-described impurity through the field insulating film 23,
P-type semiconductor region 25B is formed at a deep position in the main surface of p-type well region 22 by an amount corresponding to the film thickness of field insulating film 23.

ウェル領域22.21のそれぞれの活性須域には、12
〜18(hml程度の膜厚を有するゲート、!!縁膜2
6が設けられている。このゲート絶縁膜26は、例えば
800〜1000(’C)程度の高温度で基板20をス
チーム酸化することにより形成される。
Each active area in well area 22.21 contains 12
~18 (Gate having a film thickness of about hml!! Edge film 2
6 is provided. This gate insulating film 26 is formed by steam oxidizing the substrate 20 at a high temperature of about 800 to 1000 ('C), for example.

メモリセル形成領域のフィールド絶縁膜23、ゲート絶
縁膜26のそれぞれの上には、メモリセル選択用MO3
−FETQsのゲート電極27が設けられている。メモ
リセル選択用MO5−FETQsのゲート電極27は、
ワード線(WL)を兼ねている0周辺回路の形成領域に
おいて、P″″形ウニつ領域22のゲート絶!#膜26
の上には、nチャネルMO3−FETQnのゲート電極
27が設けられ、n″′l形ウェルウエルウェル領域2
1ト絶縁膜26は、PチャネルMO3−FETQpのゲ
ート電極27が設けられている。これらのゲート絶縁膜
27は、例えば200〜300 (nm)程度の膜厚を
有するポリシリコン膜で構成されている。このポリシリ
コン膜には、抵抗値を低減するn形不純物(PまたはA
 s )が導入されている。
On each of the field insulating film 23 and gate insulating film 26 in the memory cell formation region, MO3 for memory cell selection is provided.
- A gate electrode 27 of FETQs is provided. The gate electrode 27 of MO5-FETQs for memory cell selection is
In the formation region of the 0 peripheral circuit, which also serves as the word line (WL), the gate of the P'''' type sea urchin region 22 is disconnected! #Membrane 26
A gate electrode 27 of an n-channel MO3-FET Qn is provided on top of the n''l-type well region 2.
The single insulating film 26 is provided with a gate electrode 27 of the P-channel MO3-FETQp. These gate insulating films 27 are made of a polysilicon film having a thickness of about 200 to 300 (nm), for example. This polysilicon film is doped with n-type impurities (P or A) to reduce resistance.
s) has been introduced.

ゲート電極27を形成するには、例えばまず基板20の
全面にCVD法でポリシリコン膜を堆積し、熱拡散法に
よりこのポリシリコン膜n形不純物を導入した後、その
表面上に図示しない5i02膜を熱酸化法により形成し
、続いてこのSiOよ膜上の全面に、例えば250〜3
50(nm)程度の膜厚を有する層間線JllIII2
8を堆積する。この層間絶縁膜28は1例えば無機シラ
ンガスおよび酸化窒素ガスをソースガスとするCVD法
で形成される。次に、図示しないホトレジストマスクを
用いて層間絶縁膜28、ポリシリコン膜のそれぞれを異
方性エツチングすることによりゲート電極27が形成さ
れる。なお、ゲート電極27は、高融点金属(M O、
T x p T a p W )膜や高融点金属シリサ
イド(Mo S i、、 T i S i、、 T a
 S i、。
To form the gate electrode 27, for example, first a polysilicon film is deposited on the entire surface of the substrate 20 by CVD method, n-type impurities are introduced into this polysilicon film by thermal diffusion method, and then a 5i02 film (not shown) is deposited on the surface of the polysilicon film. is formed by a thermal oxidation method, and then a film of, for example, 250 to 3
Interlayer line JllIII2 having a film thickness of about 50 (nm)
Deposit 8. This interlayer insulating film 28 is formed by a CVD method using, for example, inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases. Next, the gate electrode 27 is formed by anisotropically etching the interlayer insulating film 28 and the polysilicon film using a photoresist mask (not shown). Note that the gate electrode 27 is made of a high melting point metal (MO,
T
Si,.

WSi、)膜の単層で構成してもよい。また、ゲート電
極27は、ポリシリコン膜上に上記高融点金属膜や高融
点金属シリサイド膜を堆積した複合膜で構成してもよい
It may be composed of a single layer of WSi, ) film. Further, the gate electrode 27 may be formed of a composite film in which the above-mentioned high melting point metal film or high melting point metal silicide film is deposited on a polysilicon film.

次に、第6図に示すように、フィールド絶縁膜23およ
び層間wA縁膜28(ゲート電極27)を不純物導入マ
スクとして用い、p−形ウエル領域22の主面にn形不
純物29nを導入する。このn形不純物29nは、ゲー
ト電極27に対して自己整合的に導入される。n形不純
物29nは、例えばI X 10 ” 〔atorxs
/ d〕程度の不純物濃度のP(またはAs)tt用い
、30〜50 (KeV)程度のエネルギーのイオン注
入法(注入電流20〜30μA)で導入する。図示はし
ないが。
Next, as shown in FIG. 6, using the field insulating film 23 and the interlayer wA edge film 28 (gate electrode 27) as an impurity introduction mask, an n-type impurity 29n is introduced into the main surface of the p-type well region 22. . This n-type impurity 29n is introduced into the gate electrode 27 in a self-aligned manner. The n-type impurity 29n is, for example, I
P (or As) tt with an impurity concentration of about 30 to 50 (KeV) is used and introduced by an ion implantation method (injection current of 20 to 30 μA) with an energy of about 30 to 50 (KeV). Although not shown.

このn形不純物29nの導入の際にはn−形ウエル領域
21の主面は不純物導入マスク(例えばホトレジスト膜
)で被覆される。
When introducing this n-type impurity 29n, the main surface of the n-type well region 21 is covered with an impurity introduction mask (for example, a photoresist film).

次に、フィールド絶縁膜23および層間絶縁膜28(ゲ
ート電@27)を不純物導入マスクとして用い、n−1
形ウエル領域21の主面にP形不純物30pを導入する
。このp形不純物30pは、ゲート電@27に対して自
己整合的に導入される。
Next, using the field insulating film 23 and the interlayer insulating film 28 (gate electrode @27) as an impurity introduction mask, n-1
A P-type impurity 30p is introduced into the main surface of the well region 21. This p-type impurity 30p is introduced in a self-aligned manner with respect to the gate voltage @27.

p形不純物30pは、例えばIXI○” (atoms
/alf〕程度の不純物濃度を用い、80(KeV)程
度のエネルギーのイオン注入法(注入電流10μA)で
導入する。図示はしないが、P形不純物30の導入の際
にはp−形ウエル領域22の主面は不純物導入マスク(
ホトレジスト膜)で被覆される。
The p-type impurity 30p is, for example, IXI○” (atoms
/alf] using an ion implantation method (implantation current: 10 μA) with an energy of about 80 (KeV). Although not shown, when introducing the P-type impurity 30, the main surface of the p-type well region 22 is covered with an impurity introduction mask (
coated with a photoresist film).

次に第7図に示すように、ゲート電極27.その上の層
間絶縁膜28のそれぞれの側壁にサイドウオールスペー
サ31を形成する。サイドウオールスペーサ31は、例
えば無機シランガスおよび酸化窒素ガスをソースガスと
するSin、膜をCVD法により堆積した後、このSi
n、lIの膜厚(例えば130〜180 (nmE程度
)に相当する分、RIEなとの異方性エツチングを施す
ことにより形成される。サイドウオールスペーサ31の
ゲート長方向(チャネル長方向)の長さは、約150(
nm)程度である。
Next, as shown in FIG. 7, the gate electrode 27. Sidewall spacers 31 are formed on each sidewall of the interlayer insulating film 28 thereon. The sidewall spacer 31 is made of, for example, a Si film deposited by CVD using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases.
It is formed by performing anisotropic etching such as RIE to a film thickness corresponding to, for example, 130 to 180 nmE (approximately 130 to 180 nmE). The length is approximately 150 (
nm).

次に、本実施例では前記大電流形イオン注入装置1を用
いて周辺回路のnチャネルMOS−FETQn形成領域
にn形不純物32nを導入する。
Next, in this embodiment, an n-type impurity 32n is introduced into the n-channel MOS-FETQn formation region of the peripheral circuit using the large current type ion implantation device 1.

このn形不純物32nの導入に際しては、主にサイドウ
オールスペーサ31を不純物導入マスクとして用いる。
When introducing this n-type impurity 32n, the sidewall spacer 31 is mainly used as an impurity introduction mask.

また、nチャネル’vl OS−F E T Q n形
成領域以外の領域は、図示しない不純物導入マスク(ホ
トレジストIIすで被覆される。n形不純物32nは、
例えば5 X 10 ” (atones/ csi 
)程度の不純物濃度のAs(またはP)を用い、70〜
90(Key)程度のエネルギーのイオン注入法(注入
電流20μA)で導入する。その際、イオン注入袋電工
の回転ディスク13を11000rpの速度で回転させ
ながら、約10分間イオン注入を行なう。
Further, the region other than the n-channel 'vl OS-FET Qn formation region is already covered with an impurity introduction mask (photoresist II, not shown).The n-type impurity 32n is
For example, 5 x 10” (atones/csi
) using As (or P) with an impurity concentration of about 70~
The ions are introduced using an ion implantation method with an energy of about 90 (Key) (injection current: 20 μA). At this time, ion implantation is performed for about 10 minutes while rotating the rotating disk 13 of the ion implantation bag electrician at a speed of 11,000 rpm.

次に、第8riAに示すように、基板1を熱処理するこ
とにより、上記したn形不純物29n、n形不純物32
n、p形不純物30pのそれぞれの引き伸し拡散を行な
い、メモリセル選択用MOS・FETQSのn形半導体
領域29、周辺回路のnチャネルMOS−FETQnの
n形半導体領域29、n十形半導体領域32、周辺回路
のpチャネルMO8−FETQpのp形半導体領域30
のそれぞれを形成する。上記した熱処理は1例えば90
0〜1000(”C)程度の高温度で20〜40〔分〕
程度行なう。n形半導体領域29を形成することにより
、メモリセルのメモリセル選択用M OS−F E T
 Q sが完成する。また、n形半導体領域29および
n十形半導体領域32を形成することにより、LDD構
造を有する周辺回路のnチャネルMOS−FETQnが
完成する。なお、周辺回路(7)PチャネルMO3−F
ETQpLt、LDD構造の一部を構成するp形半導体
領域30のみが完成する。
Next, as shown in 8th riA, by heat-treating the substrate 1, the above-mentioned n-type impurity 29n and n-type impurity 32 are added.
The n-type and p-type impurities 30p are each stretched and diffused to form the n-type semiconductor region 29 of the memory cell selection MOS/FETQS, the n-type semiconductor region 29 of the n-channel MOS-FETQn of the peripheral circuit, and the n-type semiconductor region 32, p-type semiconductor region 30 of p-channel MO8-FETQp in peripheral circuit
form each of them. The above heat treatment is 1 e.g. 90
20 to 40 minutes at a high temperature of 0 to 1000 ("C)"
Do it to some degree. By forming the n-type semiconductor region 29, the memory cell selection MOS-FET
Qs is completed. Further, by forming the n-type semiconductor region 29 and the n+-type semiconductor region 32, an n-channel MOS-FETQn of the peripheral circuit having an LDD structure is completed. In addition, peripheral circuit (7) P channel MO3-F
ETQpLt, only the p-type semiconductor region 30 forming part of the LDD structure is completed.

次に、基板2oの全面に層間絶縁膜33を堆積する。こ
の層間絶縁膜33は、後述するメモリセルの情報蓄積用
容量素子Cの電極層を加工する際のエツチングストッパ
層として使用される6層間絶縁膜33は、また情報蓄積
用容量素子Cの下層電極層とメモリセル選択用MO5−
FETQsのゲート電極27(ワード、11WL)とを
電気的に分離するために形成される0層間絶縁膜33は
、pチャネルMO3−FETQpのサイドウオールスペ
ーサ31の膜厚を厚くするように形成される。
Next, an interlayer insulating film 33 is deposited over the entire surface of the substrate 2o. This interlayer insulating film 33 is used as an etching stopper layer when processing the electrode layer of the information storage capacitive element C of the memory cell, which will be described later. MO5- for layer and memory cell selection
The 0 interlayer insulating film 33 formed to electrically isolate the gate electrode 27 (word, 11WL) of the FETQs is formed to increase the film thickness of the sidewall spacer 31 of the p-channel MO3-FETQp. .

層間絶縁膜33は、例えば無機シランガスおよび酸化窒
素ガスをソースガスとするCVD法で堆積したSin、
膜で構成され、130〜L80 [nm)程度の膜厚を
有している。
The interlayer insulating film 33 is made of, for example, Sin deposited by a CVD method using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases.
It is composed of a film and has a film thickness of about 130 to L80 [nm].

次に、第9図に示すように、メモリセル選択用MO8−
FETQSの一方のn形半導体領域(情報蓄積用容量素
子Cの下層電極層が接続される側)29上の前記層間絶
縁膜33を除去し、接続孔33A、34のそれぞれを形
成する。この接続孔34は、サイドウオールスペーサ3
1、層間絶縁膜33をエツチングした時にサイドウオー
ルスペーサ31の側壁に堆積されるサイドウオールスペ
ーサ33Bのそれぞれで規定された領域内に形成される
Next, as shown in FIG. 9, the memory cell selection MO8-
The interlayer insulating film 33 on one n-type semiconductor region (the side to which the lower electrode layer of the information storage capacitive element C is connected) 29 of the FETQS is removed to form connection holes 33A and 34, respectively. This connection hole 34 is connected to the side wall spacer 3
1. It is formed in a region defined by each sidewall spacer 33B deposited on the sidewall of the sidewall spacer 31 when the interlayer insulating film 33 is etched.

次に、第10図に示すように、基板20の全面にメモリ
セルの情報蓄積用容量素子Cの下層電極層となるポリシ
リコン膜35Aを堆積する。このポリシリコン1135
Aは、前記接続孔33A。
Next, as shown in FIG. 10, a polysilicon film 35A that will become the lower electrode layer of the information storage capacitor C of the memory cell is deposited on the entire surface of the substrate 20. This polysilicon 1135
A is the connection hole 33A.

34のそれぞれを通してその一部をn形半導体領域29
に接続させる。このポリシリコン膜35Aは、CVD法
で堆積され、 150〜250 (n m ]程度の膜
厚を有している。このポリシリコン膜35−Aには、堆
積後に抵抗値を低減するn形不純物1例えばPを熱拡散
法により導入する。このn形不純物は、前記接続孔34
を通してn形半導体領域29に多量に拡散され、メモリ
セル選択用M○5−FETQSのチャネル形成領域側に
拡散しないよう、低不純物濃度で導入される。
34 through each of the n-type semiconductor regions 29.
Connect to. This polysilicon film 35-A is deposited by the CVD method and has a film thickness of about 150 to 250 nm.This polysilicon film 35-A is doped with n-type impurities to reduce the resistance value after deposition. 1. For example, P is introduced by a thermal diffusion method. This n-type impurity is introduced into the connection hole 34.
A large amount of impurity is diffused into the n-type semiconductor region 29 through the channel, and the impurity concentration is introduced at a low concentration so as not to diffuse into the channel forming region side of the memory cell selection M○5-FETQS.

次に、第1113gに示すように、前記ポリシリコン膜
35Aの上にさらにポリシリコン膜35Bを堆積する。
Next, as shown in 1113g, a polysilicon film 35B is further deposited on the polysilicon film 35A.

この上層のポリシリコン膜35Bは、CVD法で堆積さ
せ、250〜350 (nml程度の膜厚を有している
。上層のポリシリコン膜35Bには、堆積後に抵抗値を
低減するn形不純物、例えばPを熱拡散法により導入す
る。このn形不純物は、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄
積量を向上するために高不純物濃度で導入される。
This upper layer polysilicon film 35B is deposited by the CVD method and has a film thickness of about 250 to 350 nm.The upper layer polysilicon film 35B is doped with n-type impurities to reduce the resistance value after deposition. For example, P is introduced by a thermal diffusion method.This n-type impurity is introduced at a high impurity concentration in order to improve the amount of charge storage in the information storage capacitive element C.

次に、第12図に示すように、ホトリソグラフィ技術お
よび異方性エツチング技術を用いて前記2層構造のポリ
シリコン膜35A、35Bを所定の形状に加工し、情報
蓄積用容量素子Cの下層電極層35を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the two-layered polysilicon films 35A and 35B are processed into a predetermined shape using photolithography technology and anisotropic etching technology, and the lower layer of the information storage capacitive element C is etched. An electrode layer 35 is formed.

次に、第13図に示すように、基板20の全面に誘電体
膜36を堆積する。7m ’4体膜36は、例えばSi
3N4膜36 A 、S iO2膜36Bを順次積層し
た2層構造で形成する。Si、N、膜36Aは、例えば
CVD法で堆積させ、5〜7[nml程度の膜厚を有し
ている。Si3N、膜36Aを通常の生産レベルで下層
電極層35(ポリシリコン膜)上に堆積した場合には、
極微量の酸素の巻き込みが生じるので、Si、N、膜3
6と下層電極層35との間には図示しない自然酸化膜(
Sin2膜)が形成される。
Next, as shown in FIG. 13, a dielectric film 36 is deposited on the entire surface of the substrate 20. The 7m'4 body membrane 36 is made of, for example, Si.
A two-layer structure is formed by sequentially laminating a 3N4 film 36A and a SiO2 film 36B. The Si, N, and film 36A are deposited by, for example, a CVD method, and have a thickness of about 5 to 7 nm. When the Si3N film 36A is deposited on the lower electrode layer 35 (polysilicon film) at a normal production level,
Since a very small amount of oxygen is involved, Si, N, and film 3
6 and the lower electrode layer 35 is a natural oxide film (not shown).
A Sin2 film) is formed.

上記誘電体膜36の上層のSi○2膜36Bは、下層の
Si、N、膜36Aに高圧酸化法を施して形成し、1〜
3(nml程度の膜厚を有している。
The Si○2 film 36B on the upper layer of the dielectric film 36 is formed by applying a high pressure oxidation method to the lower Si, N, film 36A.
It has a film thickness of about 3 (nml).

次に、基板20に全面に図示しないポリシリコン膜を堆
積する。ポリシリコン膜は、C−VD法で堆積させ、8
0〜120(nm:l程度の膜厚を有している。このポ
リシリコン膜には、堆積後に抵抗値を低減するn形不純
物、例えばPを熱拡散法により導入する。続いて、メモ
リセル選択用M○5−FETQsの一方のn形半導体領
域29と後述する相補性データ線との接続領域を除くメ
モリセル形成領域の全面において、前記ポリシリコン膜
上に図示しないエツチングマスク(ホトレジスト膜)を
形成する。
Next, a polysilicon film (not shown) is deposited on the entire surface of the substrate 20. The polysilicon film was deposited by CVD method, and
The polysilicon film has a film thickness of about 0 to 120 nm (nm:l). After deposition, an n-type impurity such as P, which reduces the resistance value, is introduced by thermal diffusion into the polysilicon film. An etching mask (photoresist film) (not shown) is applied on the polysilicon film over the entire memory cell formation region except for the connection region between one n-type semiconductor region 29 of the selection M○5-FETQs and a complementary data line to be described later. form.

その後、第14図に示すように、前記エツチングマスク
を用い、前記ポリシリコン膜、誘電体膜36のそれぞれ
に順次異方性エツチングを施し。
Thereafter, as shown in FIG. 14, the polysilicon film and the dielectric film 36 are sequentially anisotropically etched using the etching mask.

情報蓄積用容量素子Cの上層電極層37を形成する。こ
の上層電極層37を形成することにより、いわゆるスタ
ックド構造の情報蓄積用容量素子Cが略完成し、DRA
MのメモリセルMが完成する。
The upper electrode layer 37 of the information storage capacitive element C is formed. By forming this upper electrode layer 37, a so-called stacked structure information storage capacitor C is almost completed, and the DRA
M memory cells M are completed.

このメモリセルMの完成後、前記エツチングマスクを除
去する。
After completing this memory cell M, the etching mask is removed.

次に、第15図に示すように、基板20に熱酸化処理を
施し、前記情報蓄積用容量素子Cの上層電極層37の表
面上に絶縁膜(S i O,膜)38を形成する。この
絶縁膜38は、前記上M電極層37をパターンニングし
た際に、下地表面(層間絶縁膜33の表面)に残存する
エツチング残り(ポリシリコン膜)を酸化する工程で形
成する。
Next, as shown in FIG. 15, the substrate 20 is subjected to thermal oxidation treatment to form an insulating film (SiO, film) 38 on the surface of the upper electrode layer 37 of the information storage capacitive element C. This insulating film 38 is formed in a step of oxidizing the etching residue (polysilicon film) remaining on the underlying surface (the surface of the interlayer insulating film 33) when the upper M electrode layer 37 is patterned.

次に、前記周辺回路のPチャネルMOS−FETQpの
形成領域において、前述の工程で形成された層間絶縁膜
33に異方性エツチングを施し。
Next, in the formation region of the P-channel MOS-FET Qp of the peripheral circuit, the interlayer insulating film 33 formed in the above process is subjected to anisotropic etching.

第16図に示すように、前記サイドウオールスペーサ3
1の側壁にサイドウオールスペーサ33Cを形成する。
As shown in FIG. 16, the side wall spacer 3
A side wall spacer 33C is formed on the side wall of 1.

このサイドウオールスペーサ33Cは、pチャネルMO
S −FETQpのゲート電極27に体して自己整合的
に形成される。サイドウオールスペーサ33Cは、pチ
ャネルMOS−FETQpのサイドウオールスペーサ3
1のゲート長方向の寸法を長くするように形成される。
This sidewall spacer 33C is a p-channel MO
It is formed in a self-aligned manner along the gate electrode 27 of the S-FETQp. Sidewall spacer 33C is sidewall spacer 3 of p-channel MOS-FETQp.
1 is formed so that the dimension in the gate length direction is increased.

サイドウオールスペーサ31.33Cの合計のゲート長
方向の寸法は、約200(nm)程度である。
The total dimension of the sidewall spacers 31.33C in the gate length direction is about 200 (nm).

次に、基板20の全面に図示しない#!縁膜を堆積する
。この絶縁膜は主に不純物導入の際の汚染防止膜として
使用される。この絶縁膜は1例えば無機シランガスおよ
び酸化窒素ガスをソースガスとするCVD法で堆積させ
た5in2膜で構成され、10(nm)程度の薄い膜厚
を有している。
Next, # (not shown) is applied to the entire surface of the substrate 20! Deposit the lamina. This insulating film is mainly used as a contamination prevention film when introducing impurities. This insulating film is composed of a 5 in 2 film deposited by CVD using, for example, inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases, and has a thin film thickness of about 10 (nm).

次に、本実施例では前記大電流形イオン注入装置1を用
いて、第17図に示すように、周辺回路のPチャネルM
OS −FETQpの形成領域にP形不純物39pを導
入する。p形不純物39pの導入に際しては主にサイド
ウオールスペーサ31および33Cを不純物導入マスク
として用いる。また、pチャネルMOS −FETQp
の形成領域以外の領域は1図示しない不純物導入マスク
(ホトレジスト膜)で覆われている。上記p形不純物3
9pは、例えば3 X 10 ” (ato鳳s/ d
 )程度の不純物濃度のBP、(又はB)を用い。
Next, in this embodiment, using the large current type ion implantation apparatus 1, as shown in FIG.
A P-type impurity 39p is introduced into the formation region of the OS-FETQp. When introducing the p-type impurity 39p, the sidewall spacers 31 and 33C are mainly used as impurity introduction masks. Also, p-channel MOS-FETQp
The regions other than the formation region are covered with an impurity introduction mask (photoresist film), not shown. The above p-type impurity 3
9p is, for example, 3 x 10'' (ato s/d
) using BP (or B) with an impurity concentration of about

80(Key)程度のエネルギーのイオン注入法(注入
電流20mA)で導入する。その際、イオン注入装置1
の回転ディスクエ3を1100Orpの速度で回転させ
ながら、約10分間イオン注入を行なう。
The ions are introduced by ion implantation with an energy of about 80 (Key) (injection current: 20 mA). At that time, the ion implanter 1
Ion implantation was carried out for about 10 minutes while rotating the rotating disk 3 at a speed of 1100 Orp.

その後、第18図に示すように、基板2oを熱処理する
ことによって、上記p形不純物39pの引き伸し拡散を
行ない、P十形半導体領域39を形成する。上記熱処理
は、例えば900〜1000〔℃〕程度の高温度で20
〜40〔分〕程度行なう。上記P+形半導体領域39を
形成することにより、LDD構造を有する周辺回路のp
チャネルMO5−FETQpが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 18, the substrate 2o is heat-treated to stretch and diffuse the p-type impurity 39p, thereby forming a P-type semiconductor region 39. The above heat treatment is performed at a high temperature of, for example, 900 to 1000 [℃] for 20 minutes.
Do this for about 40 minutes. By forming the P+ type semiconductor region 39, the p
Channel MO5-FETQp is completed.

なお、上記39Pのイオン注入プロセスは次のように行
なってもよい、この場合には、上記アニールよりも低い
900℃〜800℃の熱処理でも欠陥等も完全に回復す
ることができる。すなわち、まずGe”(ゲルマニウム
)を5×101014(at。
Note that the 39P ion implantation process may be performed as follows. In this case, defects etc. can be completely recovered even with heat treatment at 900° C. to 800° C., which is lower than the above annealing. That is, first, 5×101014 (at.

/J〕の濃度、10〜20KeVのエネルギーにて上記
BFよと同様に注入し、打込み部を充分にアモルファス
化した後、B (ボロンの上値イオン)を2 X 10
 ” (atoms/ al〕の不純物濃度。
/J] and an energy of 10 to 20 KeV in the same manner as the above BF, and after making the implanted area sufficiently amorphous, B (upper value boron ions) was implanted at 2 x 10
” (atoms/al) impurity concentration.

2〜5KeVのエネルギーで打込み、先と同様に後処理
を行なう。このような事前のGee等の打込みをブリ・
アモルファス化イオン注入と呼ぶことにする。さらにこ
のようなブリ・アモルファス化処理をせずに、直接B+
(ボロンの1価イオン)を注入する場合は、注入電流2
0 m A、不純物濃度2 X 10 ” (atom
s/ cj) 、エネルギー2〜5KeV、打込み時の
ウェハ打込温度を一100℃前後に冷却して、アモルフ
ァス化を容易にして先のBF2と同様に行なえばよい。
Implant with an energy of 2-5 KeV and post-process as before. This kind of advance input of Gee etc.
This will be called amorphization ion implantation. Furthermore, B+ can be directly produced without any such amorphous treatment.
When implanting (monovalent boron ions), the injection current is 2
0 mA, impurity concentration 2 x 10'' (atom
s/cj), the energy is 2 to 5 KeV, and the wafer implantation temperature at the time of implantation is cooled to around -100° C. to facilitate amorphization, and the same procedure as in BF2 may be performed.

このように1本実施例のDRAMの製造方法では、基板
20に10 ” (atoms/ aj )程度の高濃
度の不純物をイオン注入する工程、すなわち周辺回路の
nチャネルMO5−FETQpのn@形半導体領域32
、および周辺回路のpチャネルM○S −FETQpの
P十形半導体領域39を形成する工程で前記イオン注入
袋W1を用いたことにより、イオン注入装置1のスパッ
タによる基板20の汚染を低減することができる。その
結果、イオン注入時に基板20に誘起された欠陥をその
後の低温(900〜1000〔℃〕程度)熱処理で効率
よく回復させることができるので、この欠陥に起因する
MOS−FETQn、Qpの電気特性の劣化を防止し、
DRAMの製造歩留りを向上させることができる 以上、本発明者によってなされた発明を実−流側に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。
As described above, in the DRAM manufacturing method of this embodiment, the step of ion-implanting impurity at a high concentration of about 10'' (atoms/aj) into the substrate 20, that is, the step of ion-implanting impurities at a high concentration of about 10'' (atoms/aj), that is, the n@ type semiconductor of the n-channel MO5-FET Qp in the peripheral circuit. Area 32
By using the ion implantation bag W1 in the step of forming the P-shaped semiconductor region 39 of the p-channel M○S-FETQp of the peripheral circuit, contamination of the substrate 20 by sputtering of the ion implantation device 1 can be reduced. I can do it. As a result, defects induced in the substrate 20 during ion implantation can be efficiently recovered by subsequent low-temperature (approximately 900 to 1000 degrees Celsius) heat treatment. prevent deterioration of
As long as the manufacturing yield of DRAM can be improved, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the actual flow, but the present invention is not limited to the above embodiments, and the gist thereof will be explained below. It goes without saying that various changes can be made without departing from the above.

前記実施例では、基板20に10” [:ato阻S/
d〕程度の高濃度の不純物を導入する工程で使用する大
電流形イオン注入装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、例えばウェル領域
やチャネルストッパ領域を形成する場合のように、10
12〜1013[:atoms/ cxi )程度の中
濃度の不純物を導入する工程で使用する中電流形イオン
注入装置などに適用することもできる。
In the above embodiment, the substrate 20 has a thickness of 10" [:atoS/
Although the case where the present invention is applied to a large current type ion implantation device used in the process of introducing impurities at a high concentration of about Like, 10
It can also be applied to a medium current type ion implantation device used in a process of introducing impurities with a medium concentration of about 12 to 1013 [:atoms/cxi].

本実施例において開示される発明のうち、代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通り
である。
Among the inventions disclosed in this example, the effects obtained by typical ones are as follows.

イオンビームの経路上に設けられた部材の少なくともそ
の表面を高純度シリコンで構成したイオン注入装置構造
とすることにより、イオン注入装置のスパッタによる基
板の汚染を有効に防止し、イオン注入時に基板に誘起さ
れた欠陥をその後の熱処理で効率良く回復されることが
できるので、この欠陥に起因する素子の電気特性の劣化
を防止し、半導体集積回路装置の製造歩留りを向上させ
ることができる。
By using an ion implanter structure in which at least the surface of the member provided on the ion beam path is made of high-purity silicon, it is possible to effectively prevent contamination of the substrate by sputtering from the ion implanter, and to prevent the substrate from being contaminated during ion implantation. Since the induced defects can be efficiently recovered by subsequent heat treatment, deterioration of the electrical characteristics of the element due to the defects can be prevented and the manufacturing yield of semiconductor integrated circuit devices can be improved.

本実施例において開示される発明のうち1代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとお
りである。
A brief explanation of the effects obtained by one typical invention among the inventions disclosed in this example is as follows.

(1)イオン注入装置において、■ウェハ裏面接触部に
冷凍器で冷却した冷媒を通し、接触部を冷却する。さら
に、ウェハと冷却部との熱伝導を良くするためにウェハ
と冷却面との間に気体を導入する。■ウェハ裏面接触部
の冷却方法として、クライオポンプの原理を応用し冷却
部をコールドヘッドとして使用する。この場合も、ウェ
ハと冷却面との間に気体を導入し、熱伝導率向上を図る
(1) In the ion implantation apparatus, (1) Coolant cooled by a refrigerator is passed through the contact area on the back surface of the wafer to cool the contact area. Furthermore, gas is introduced between the wafer and the cooling surface to improve heat conduction between the wafer and the cooling section. ■As a cooling method for the contact area on the back of the wafer, the principle of a cryopump is applied and the cooling unit is used as a cold head. In this case as well, gas is introduced between the wafer and the cooling surface to improve thermal conductivity.

これにより、イオン打込み時のウェハ温度を、0℃〜−
100℃に冷却することができるので、打込み中に発生
する欠陥を低減し、結晶欠陥を防止することができる。
As a result, the wafer temperature during ion implantation can be adjusted from 0°C to -
Since it can be cooled to 100° C., defects generated during implantation can be reduced and crystal defects can be prevented.

ウェハの打込時の温度は、必要に応じて、更に一100
℃以下−250℃程度まで下げてもよい。
The temperature during implantation of the wafer may be further increased to -100°C as necessary.
The temperature may be lowered to about -250°C or lower.

(2)イオン注入装置において、■真空中での打込み終
了後、赤外線ランプを用いて結露しない程度の温度まで
ウェハを加熱する。■打込み終了後、ウェハを打込み室
から予備真空室へ移送し、乾燥した加熱窒素で徐々に大
気圧に戻す。これにより、打込み終了後のウェハをイオ
ン注入装置から大気圧中に取り出す際の結露を防止する
ことができる。
(2) In the ion implanter, (1) After implantation in vacuum, heat the wafer using an infrared lamp to a temperature that does not cause dew condensation. ■After implantation, the wafer is transferred from the implantation chamber to the preliminary vacuum chamber and gradually returned to atmospheric pressure using dry heated nitrogen. Thereby, dew condensation can be prevented when the wafer after implantation is taken out from the ion implantation apparatus into atmospheric pressure.

(3)イオン注入装置において、電子シャワー(電子放
出電流)モニタと、イオン・ソースまたは引出しt種電
源とを電気的に連動し、打込み中に電子シャワー生成器
に故障が生じた場合でも、故障と同時にイオン・ビーム
を遮断する。これにより、ウェハ表面のデバイスの静電
破壊を防止することができる。
(3) In the ion implanter, the electron shower (electron emission current) monitor is electrically linked to the ion source or the extraction T-type power supply, so that even if the electron shower generator malfunctions during implantation, there will be no malfunction. At the same time, it blocks the ion beam. This can prevent electrostatic damage to devices on the wafer surface.

(4)イオン注入装置において5■機械的なウェハ・ス
トッパーを無くし、静電チャックでウェハを固定するこ
とにより、ウェハ以外にイオン・ソースがあたらないよ
うにする。■機械的なストッパーの純度を向上(3N以
上)し、かつビームが当たる面の形状を改良し、スパッ
タされて出てきた物質がつ二ハに飛来しないようにする
。これにより、ウェハを保持するさウェハ・ストッパー
などにビームが当たり、その材質でアルミニウムやそれ
に含有されている不純物がスパッタされることがないの
で、二次イオン・ビームによるウェハの汚染を防止する
ことができる。
(4) Eliminating the mechanical wafer stopper in the ion implanter and fixing the wafer with an electrostatic chuck to prevent the ion source from hitting anything other than the wafer. ■Improve the purity of the mechanical stopper (more than 3N) and improve the shape of the surface that the beam hits to prevent sputtered materials from flying around. This prevents the beam from hitting the wafer stopper that holds the wafer and sputtering aluminum or the impurities contained in it, thereby preventing contamination of the wafer by the secondary ion beam. I can do it.

(5)イオン注入装置において、■質量分析管の出口に
ビームフィルタを設置し、イオン・ソースから質量分析
管出口のでの間で生じたコンタミイオンを除去できるよ
うにする。■質量分析管と後段加速管との間に高真空ポ
ンプを設置し、質量分析管出口から後段加速管内部の真
空度を、〔(イオンの平均自由工程)≧IOX (質量
分析管出口から後段加速出口での距離〕〕となるように
する。
(5) In the ion implanter, (1) a beam filter is installed at the exit of the mass spectrometry tube to remove contaminant ions generated between the ion source and the mass spectrometry tube exit; ■A high vacuum pump is installed between the mass spectrometry tube and the second stage acceleration tube, and the degree of vacuum inside the second stage acceleration tube is adjusted from the mass spectrometry tube outlet to the second stage acceleration tube to Distance at acceleration exit]

■質量分析管出口〜後段加速管の間および後段加速管の
出口側の2箇所に高真空ポンプを設置し、上記■と同様
の真空度を得るようにする。これにより、多価イオンま
たは分子イオン打込みのエネルギーコンタミネーション
を防止することができる。
(2) High vacuum pumps are installed at two locations between the mass spectrometry tube outlet and the post-acceleration tube and on the exit side of the post-acceleration tube to obtain the same degree of vacuum as in (2) above. Thereby, energy contamination during implantation of multiply charged ions or molecular ions can be prevented.

(6)イオン通路中の各電極からのスパッタによるコン
タミネーションの導入を防止するために。
(6) To prevent introduction of contamination due to sputtering from each electrode in the ion path.

各電極すなわち、イオン・ソースの引出電極、質量分析
器の分析スリット、ビーム、フィルタ、スリット、後段
加速電極などのすくなくともスパッタされる可能性のあ
る部分又はその部分の表面をスパッタされてコンタミネ
ーションとして作用しないよう導電性物質でカバーする
。電極板全体をそのような物質(高純度)にしてもよい
Each electrode, i.e., the extraction electrode of an ion source, the analysis slit of a mass spectrometer, the beam, the filter, the slit, the post-acceleration electrode, etc., or the surface of such a part may be sputtered and contaminated. Cover it with conductive material to prevent it from working. The entire electrode plate may be made of such material (high purity).

すなわち、被処理ウェハがSiの場合は、その部分に適
度にドープしたSiを使用すればよい。
That is, when the wafer to be processed is Si, appropriately doped Si may be used in that portion.

たとえば、99.9999999%のSi素材に適当な
単一又は数種の不純物を添加して引上法によって成長さ
せた10Ω−国程度の抵抗率をもっSiインゴット(高
純度ドープトSi単結晶)から切り出した円板を加工し
て上記電極として使用する。
For example, from a Si ingot (high-purity doped Si single crystal) with a resistivity of about 10Ω, which is grown by a pulling method by adding an appropriate single or several kinds of impurities to a 99.9999999% Si material, The cut out disk is processed and used as the electrode.

このことにより2チヤージ・アップもなく、かつ、コン
タミネーションのないイオン通路を形成することができ
る。
This makes it possible to form an ion path without charge-up and contamination.

(7)一般にイオン注入では、イオンの純度向上のため
、質量分析後に更にビームを30’程度偏向することが
行なわれている。しかし、本発明では、高純度のイオン
・ビームを効率よく打込むために、分析後実効的に(ビ
ーム自体内の収束レンズなどを除く)ビーム全体を偏向
することなく、ビーム経路をできるかぎり短くして、被
処理ウェハに入射させるようにしている。
(7) Generally, in ion implantation, the beam is further deflected by about 30' after mass analysis in order to improve the purity of the ions. However, in the present invention, in order to efficiently implant a high-purity ion beam, the beam path is made as short as possible without effectively deflecting the entire beam after analysis (excluding the focusing lens within the beam itself). The beam is then made incident on the wafer to be processed.

更に、デバイスの微細化に対応して、シャドウ効果を最
小にするため被処理ウェハ面にビームが入射する配置と
している。
Furthermore, in response to the miniaturization of devices, the beam is arranged to be incident on the surface of the wafer to be processed in order to minimize shadow effects.

なお1本発明では、Si電極を用いているので、石英等
に比較して、炭素、酸素、アルカリ金属等の除去が容易
である。しかし、このことは、イオン・ビーム経路の一
部に石英等を使用する効果を否定するものでも排除する
ものでもない。
Note that in the present invention, since a Si electrode is used, carbon, oxygen, alkali metals, etc. can be easily removed compared to quartz or the like. However, this does not negate or eliminate the effectiveness of using quartz or the like as part of the ion beam path.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のち、代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of typical effects obtained by the invention disclosed in this application is as follows.

イオン・ビームの経路上に設けられた部材の少なくとも
その表面を高純度シリコンでitしたイオン注入装置構
造とすることにより、イオン注入装置のスパッタによる
基板の汚染を有効に防止し。
By using an ion implanter structure in which at least the surface of a member provided on the path of the ion beam is coated with high-purity silicon, contamination of the substrate by sputtering from the ion implanter can be effectively prevented.

イオン注入時に基板に誘起された欠陥をその後の熱処理
で効率良く回復させることができるので5この欠陥に起
因する素子の電気特性の劣化を防止し、半導体集積回路
装置の製造歩留りを向上させることが出来る。
Defects induced in the substrate during ion implantation can be efficiently recovered by subsequent heat treatment5, thereby preventing deterioration of the electrical characteristics of the device due to these defects and improving the manufacturing yield of semiconductor integrated circuit devices. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は1本発明の実施例1であるイオン注入装置の一
部材を示す節回のI−I線断面図、第2Wiは、このイ
オン注入装置の一部材を示す斜視図、 第3図は、本発明の実施例1の他の例であるイオン注入
装置の一部材を示す断面図、 第4図は、このイオン注入装置の略正面図。 第5図〜第18図は、このイオン注入装置(実施例工又
は2)を用いた半導体集積回路装置の製造方法を示す半
導体基板の要部断面図である。 第19図は、本発明の実施例2であるイオン注入装置の
全体図、 第20図は、このイオン注入装置のウェハ保持部であり
、(A)は正面図、(B)は側面図、第21@は、この
イオン注入装置のウェハ保持部の別個で有り、(A)は
静電チャック方式により、ストッパー無しでウェハを保
持した状態を示す図、(B)は形状を改良したウェハス
トッパーの図、(C)はストッパーのさらに別個を示す
図、第22図は、このイオン注入装置の回転ステージの
チャック部を模式的に示す断面図、第23図は、このイ
オン注入装置の回転ステージの別個を模式的に示す断面
図。 第24図は、このイオン注入装置の回転ステージのさら
に別の例を模式的に示す断面図。 第25図は、このイオン注入装置の注入室およびその近
傍の詳細構造を模式的に示す断面図。 第26図は、イオン注入装置の各部の電位関係を模式的
に示す断面図、 第27図は、このイオン注入装置の後段加速電極群の回
路図、 第28図は、このイオン注入装置の電子シャワ一部を模
式的に示す断面図。 第29図は、第28図に示す電子シャワ一部の回路図、 第30図は、第28図に示す電子シャワーのエミッショ
ン電流とゲート電圧との関係を示すグラフ図、 第31図は、このイオン注入装置の注入室内の被処理ウ
ェハ載置・回転ステージの全体正面図、第32図は、第
31図に示す回転ステージ先端部におけるウェハ載置部
の正面拡大図、第33図は、第3工図にに示す回転ステ
ージ先所望なイオン間およびイオン−分子間の相互作用
または反応を示す図。 第35図は、このイオン注入装置のイオン・ビーム経路
に沿って設けられた引出し!極、減速電極、アラナイザ
・スリット、ビーム・フィルタ、後段加速電極群等の各
要部の見取図、 第36図は、このイオン注入装置のロードロック室及び
結露防止装置の詳細を模式的に示す断面図、 第37図(a)〜(C)は、第36図に示すロードロッ
ク室内でのウェハの処理状況を模式的に示す図。 第38図は、このイオン注入装置のイオン・ソースおよ
びその近傍の詳細構造、ならびに各部の電位関係を示す
断面図。 1・・・イオン注入装置、2・・・イオン源、3.3a
。 3b・・・引出し電極、4・・・引出しスリット、5・
・・質量分析系、6・・・アナライザ、7・・・分析ス
リット、8・−・ライナ、9・・・加速管、10・・・
加速電極、11−・・収束レンズ、12・・・注入チャ
ンバ、13・・・回転ディスク、工4・・・ビームスト
ッパ、15・・・基板ホルダ、16・・・芯材、17・
・・薄膜、18・・・スリット、2o・・・半導体基板
(ウェハ)、2上・・・n′″、形ウェル領域、22・
・・P−形ウエル領域、23・・・フィールド絶縁膜、
24,2SA・・・p形チャネルストッパ領域、25B
、30・・・P形半導体領域、26・・・ゲート絶縁膜
、27ゲート電極(ワード線WL)。 28.33・・・層間絶縁膜、29・・・n形半導体領
域。 29n、32n−n形不純物、30p、39P−・・p
形不純物+ 31.33B、33C・・・サイドウオー
ルスペーサ、32・・・n+形半導体領域、33A。 34・・・接続孔、35・・・下層電極層、35A、3
5B・・・ポリシリコン膜、36・・・誘電体膜、36
A・・・SiN、膜、36B・・・Sin、膜、37・
・・上層電極層、38・・・絶縁膜、39・・・P″′
形半導体領域、■。 ・・・イオン・ビーム。
1 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the ion implantation device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a perspective view showing a part of the ion implantation device; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of an ion implantation device which is another example of the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic front view of this ion implantation device. 5 to 18 are sectional views of essential parts of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using this ion implantation apparatus (Embodiment 2). FIG. 19 is an overall view of an ion implantation apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 20 is a wafer holding section of this ion implantation apparatus, (A) is a front view, (B) is a side view, The 21st @ is a separate wafer holding part of this ion implantation apparatus, (A) is a diagram showing a state in which a wafer is held without a stopper by an electrostatic chuck method, and (B) is a wafer stopper with an improved shape. , (C) is a diagram showing a separate stopper, FIG. 22 is a sectional view schematically showing the chuck part of the rotation stage of this ion implantation device, and FIG. 23 is a diagram of the rotation stage of this ion implantation device. FIG. FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the rotation stage of this ion implantation apparatus. FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing the detailed structure of the implantation chamber and its vicinity of this ion implantation apparatus. FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing the potential relationship of each part of the ion implantation device, FIG. 27 is a circuit diagram of the latter-stage accelerating electrode group of this ion implantation device, and FIG. 28 is an electronic diagram of this ion implantation device. A sectional view schematically showing a part of the shower. 29 is a circuit diagram of a part of the electronic shower shown in FIG. 28, FIG. 30 is a graph showing the relationship between the emission current and gate voltage of the electronic shower shown in FIG. 28, and FIG. 32 is an enlarged front view of the wafer placement section at the tip of the rotation stage shown in FIG. 31, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing desired interactions or reactions between ions and between ions and molecules at the rotary stage shown in FIG. Figure 35 shows a drawer provided along the ion beam path of this ion implanter! A sketch of each main part such as poles, deceleration electrodes, analyzer slits, beam filters, and post-acceleration electrode group. Figure 36 is a cross-sectional diagram schematically showing details of the load-lock chamber and dew condensation prevention device of this ion implanter. 37A to 37C are diagrams schematically showing the wafer processing situation in the load lock chamber shown in FIG. 36. FIG. 38 is a cross-sectional view showing the detailed structure of the ion source and its vicinity of this ion implantation apparatus, as well as the potential relationship of each part. 1... Ion implanter, 2... Ion source, 3.3a
. 3b... Extracting electrode, 4... Extracting slit, 5...
... Mass spectrometry system, 6 ... Analyzer, 7 ... Analysis slit, 8 ... Liner, 9 ... Accelerator tube, 10 ...
Accelerating electrode, 11--Converging lens, 12--Injection chamber, 13--Rotating disk, 4--Beam stopper, 15--Substrate holder, 16--Core material, 17-
... Thin film, 18... Slit, 2o... Semiconductor substrate (wafer), 2 upper... n''', shaped well region, 22.
...P-type well region, 23...field insulating film,
24,2SA...p-type channel stopper region, 25B
, 30... P-type semiconductor region, 26... gate insulating film, 27 gate electrode (word line WL). 28.33... Interlayer insulating film, 29... N-type semiconductor region. 29n, 32n-n type impurity, 30p, 39P-...p
type impurity + 31.33B, 33C...side wall spacer, 32...n+ type semiconductor region, 33A. 34... Connection hole, 35... Lower electrode layer, 35A, 3
5B...Polysilicon film, 36...Dielectric film, 36
A...SiN, film, 36B...Sin, film, 37.
...Upper electrode layer, 38...Insulating film, 39...P'''
shaped semiconductor region, ■. ...Ion beam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、イオンビームの経路上に設けられた部材の少なくと
もその表面を高純度シリコンで構成したことを特徴とす
るイオン注入装置。 2、前記シリコンの純度が99.9999%またはそれ
以上であることを特徴とする請求項1記載のイオン注入
装置。 3、前記部材が導電材料からなり、その表面に高純度シ
リコンの薄膜が形成されていることを特徴とする請求項
1記載のイオン注入装置。 4、前記部材が高純度シリコンからなり、その抵抗値が
中性子の照射にによって低減されていることを特徴とす
る請求項1記載のイオン注入装置。 5、前記部材の少なくともイオンビームの照射を受ける
箇所を高純度シリコンで構成したことを特徴とする請求
項1記載のイオン注入装置。 6、請求項1記載のイオン注入装置を用いて半導体基板
に不純物を導入することにより、所定の不純物濃度を有
する半導体領域を形成することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。 7、前記半導体領域がMOS・FETのソース領域およ
びドレイン領域であることを特徴とする請求項6記載の
半導体集積回路装置の製造方法。 8、請求項2記載のイオン注入装置を用いて半導体基板
に不純物を導入するることにより、所定の不純物濃度を
有する半導体領域を形成することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 9、前記半導体領域がMOS・FETのソース領域およ
びドレイン領域であることを特徴とする請求項8記載の
半導体集積回路装置の製造方法。 10、請求項3記載のイオン注入装置を用いて半導体基
板に不純物を導入することにより、所定の不純物濃度を
有する半導体領域を形成することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 11、前記半導体領域がMOS・FETのソース領域お
よびドレイン領域であることを特徴とする請求項10記
載の半導体集積回路装置の製造方法。 12、請求項4記載のイオン注入装置を用いて半導体基
板に不純物を導入することにより、所定の不純物濃度を
有する半導体領域を形成することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 13、前記半導体領域がMOS・FETのソース領域お
よびドレイン領域であることを特徴とする請求項12記
載の半導体集積回路装置の製造方法。 14、請求項5記載のイオン注入装置を用いて半導体基
板に不純物を導入することにより、所定の不純物濃度を
有する半導体領域を形成することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 15、前記半導体領域がMOS・FETのソース領域お
よびドレイン領域であることを特徴とする請求項14記
載の半導体集積回路装置の製造方法。 16、以下の構成よりなるイオン打込装置:(a)イオ
ン注入のためのイオンを生成するイオン発生部; (b)上記生成したイオンを引出し加速又は減速して所
定のエネルギーを付与して一定の方向に走行させるため
に上記イオン発生部の近傍に設けられた中央部に上記イ
オンが通過するための第1のスリットを有する板状の所
定の電位にされた引出電極; (c)上記スリットを通過して走行する上記イオンを所
定の磁場中に侵入させることにより、上記イオンの中か
ら所望のイオンを選択するための質量分析手段; (d)上記質量分析手段の全部又は一部を通過したイオ
ンの中から所望のイオンを選択的にその中央に設けられ
た第2のスリットを通過させるようにした所望の電位に
された分析スリット板;(e)上記第2のスリットを通
過したイオンに所望の打込エネルギーを付与するために
、その中央に上記イオンが通過するための第3のスリッ
トを有し、所定の電位にされた後段加速電極;(f)上
記第3のスリットを通過したイオンを注入すべき複数の
被処理ウェハを収容するための注入室; (g)上記注入室内に設けられ、上記複数のウェハの打
込面を上記第3のスリットを通過したイオンよりなる注
入イオン・ビームに対向させて保持し高速回転するウェ
ハ保持手段;とよりなり 上記引出電極、分析スリット板、および後段加速電極よ
りなる板状電極の少なくとも1つの少なくともそのスリ
ット近傍の上記イオン・ビームによりスパッタリングが
発生する部分は、高純度Siからなる。 17、上記後段加速電極の第3のスリットを通過したイ
オン・ビームはその後、実質的にビーム全体として偏向
されることなく直接まっすぐに上記被処理ウェハに入射
される上記請求項16項のイオン打込装置。 18、上記少なくとも1部が高純度Siよりなる板状電
極の少なくとも一部は、イオン打込中に上記板状電極に
チャージ、アップが発生しないように導電性にされてい
る請求項17項のイオン打込装置。 19、上記第3のスリットを通過したイオン・ビームは
、実質的に上記ウェハの打込面に対して垂直に入射され
るように配置された請求項18項のイオン打込装置。 20、上記イオン・ビームの最大強度は10mA以上で
ある請求項19項のイオン打込装置。 21、上記引出電極以後のイオン・ビームの経路はイオ
ン注入動作中において、1×10^−^5Torr以上
の高真空に保持可能である請求項20項のイオン打込装
置。 22、上記少なくとも一部が導電性にされた板状電極は
、ドープされて導電性が付与された高純度Si単結晶か
らなる請求項18項のイオン打込装置。 23、上記ウェハ保持手段のウェハとの接触面は、イオ
ン注入中において、少なくとも−20℃以下に冷却可能
である請求項21項のイオン打込装置。 24、上記請求項16項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段にその表面又はその表面近傍の層がSiからな
るウェハを少なくとも一枚保持回転させながら所望のイ
オンを注入する半導体集積回路装置の製造方法。 25、上記請求項17項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウェハを少なくとも一枚保持回転させながら所望の
イオンを注入する半導体集積回路装置の製造方法。 26、上記請求項18項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウェハを少なくとも一枚保持回転させながら所望の
イオンを注入する半導体集積回路装置の製造方法。 27、上記請求項19項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面近傍の層がSiからなるウェハを
少なくとも一枚保持回転させながら所望のイオンを注入
する半導体集積回路装置の製造方法。 28、上記請求項20項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウェハを少なくとも一枚保持回転させながら所望の
イオンを10mA以上の電流値で注入する半導体集積回
路装置の製造方法。 29、上記請求項21項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウェハを少なくとも一枚保持回転させながら上記引
出電極以後のイオン・ビームの経路をイオン注入動作中
において1×10^−^5Torr以上の高真空に保持
しながら所望のイオンを注入する半導体集積回路装置の
製造方法。 30、上記請求項22項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウェハを少なくとも一枚保持回転させながら所望の
イオンを注入する半導体集積回路装置の製造方法。 31、上記請求項23項のイオン打込装置の上記ウェハ
保持手段に、その表面又はその表面近傍の層がSiから
なるウエハを少なくとも一枚保持回転させながら、上記
ウェハ保持手段上のウェハをイオン注入中に置いて、少
なくとも−20℃以下に冷却しながら所望のイオンを注
入する半導体集積回路装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. An ion implantation device characterized in that at least the surface of a member provided on the path of an ion beam is made of high-purity silicon. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the silicon has a purity of 99.9999% or more. 3. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the member is made of a conductive material and has a thin film of high purity silicon formed on its surface. 4. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the member is made of high-purity silicon, and its resistance value is reduced by irradiation with neutrons. 5. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein at least a portion of the member that is irradiated with the ion beam is made of high-purity silicon. 6. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, characterized in that a semiconductor region having a predetermined impurity concentration is formed by introducing impurities into a semiconductor substrate using the ion implantation apparatus according to claim 1. 7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the semiconductor regions are a source region and a drain region of a MOS/FET. 8. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a semiconductor region having a predetermined impurity concentration by introducing impurities into a semiconductor substrate using the ion implantation apparatus according to claim 2. 9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the semiconductor regions are a source region and a drain region of a MOS/FET. 10. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a semiconductor region having a predetermined impurity concentration by introducing impurities into a semiconductor substrate using the ion implantation apparatus according to claim 3. 11. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the semiconductor region is a source region and a drain region of a MOS/FET. 12. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a semiconductor region having a predetermined impurity concentration by introducing impurities into a semiconductor substrate using the ion implantation apparatus according to claim 4. 13. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 12, wherein the semiconductor region is a source region and a drain region of a MOS/FET. 14. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a semiconductor region having a predetermined impurity concentration by introducing impurities into a semiconductor substrate using the ion implantation apparatus according to claim 5. 15. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein the semiconductor region is a source region and a drain region of a MOS/FET. 16. Ion implantation device consisting of the following configuration: (a) Ion generation unit that generates ions for ion implantation; (b) Extracts the generated ions and accelerates or decelerates them to apply a predetermined energy to a constant level. (c) a plate-shaped extraction electrode set to a predetermined potential and having a first slit in the center for the ions to pass through, which is provided near the ion generating section in order to cause the ions to travel in the direction; (c) the slit; Mass spectrometry means for selecting a desired ion from the ions by causing the ions traveling through to enter a predetermined magnetic field; (d) passing through all or part of the mass spectrometry means; An analysis slit plate set at a desired potential to selectively allow desired ions from among the ions passed through a second slit provided in the center; (e) ions passed through the second slit; (f) A post-acceleration electrode that has a third slit in its center for the ions to pass through and is set at a predetermined potential in order to impart the desired implantation energy to the ion; (f) pass through the third slit; (g) an implantation chamber for accommodating a plurality of wafers to be processed into which ions are to be implanted; A wafer holding means that holds the wafer facing the ion beam and rotates at high speed; and a wafer holding means that holds the wafer facing the ion beam and rotates at high speed. The part where sputtering occurs is made of high purity Si. 17. The ion bombardment according to claim 16, wherein the ion beam that has passed through the third slit of the latter acceleration electrode is then directly incident on the wafer to be processed without being deflected as a substantially entire beam. Including device. 18. At least a part of the plate-shaped electrode, at least a part of which is made of high-purity Si, is made conductive so that no charge or build-up occurs in the plate-shaped electrode during ion implantation. Ion implantation device. 19. The ion implantation apparatus according to claim 18, wherein the ion beam passing through the third slit is arranged so as to be incident substantially perpendicularly to the implantation surface of the wafer. 20. The ion implantation apparatus according to claim 19, wherein the maximum intensity of the ion beam is 10 mA or more. 21. The ion implantation apparatus according to claim 20, wherein the ion beam path after the extraction electrode can be maintained at a high vacuum of 1×10^-^5 Torr or more during the ion implantation operation. 22. The ion implantation apparatus according to claim 18, wherein the at least partially conductive plate-shaped electrode is made of a high-purity Si single crystal doped to provide conductivity. 23. The ion implantation apparatus according to claim 21, wherein the contact surface of the wafer holding means with the wafer can be cooled to at least −20° C. or lower during ion implantation. 24. A semiconductor integrated circuit device, wherein the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 16 holds at least one wafer whose surface or a layer near its surface is made of Si, and implants desired ions while rotating the wafer. Production method. 25. A semiconductor integrated circuit device in which the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 17 holds at least one wafer whose surface or a layer near its surface is made of Si, and implants desired ions while rotating the wafer. manufacturing method. 26. A semiconductor integrated circuit device in which the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 18 holds at least one wafer whose surface or a layer near the surface is made of Si and implants desired ions while rotating the wafer. manufacturing method. 27. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 19 holds at least one wafer whose layer near the surface is made of Si, and implants desired ions while rotating the wafer. . 28. At least one wafer whose surface or a layer near the surface is made of Si is held in the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 20, and desired ions are applied at a current value of 10 mA or more while rotating the wafer. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device using injection. 29. The wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 21 holds at least one wafer whose surface or a layer near the surface is made of Si, and while rotating the wafer, the path of the ion beam after the extraction electrode is maintained. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, in which desired ions are implanted while maintaining a high vacuum of 1×10^-^5 Torr or more during an ion implantation operation. 30. A semiconductor integrated circuit device in which the wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 22 holds at least one wafer whose surface or a layer near its surface is made of Si, and implants desired ions while rotating the wafer. manufacturing method. 31. The wafer holding means of the ion implantation apparatus according to claim 23 holds at least one wafer whose surface or a layer near the surface is made of Si, and while rotating, the wafer on the wafer holding means is ionized. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, in which desired ions are implanted while being cooled to at least −20° C. or lower during implantation.
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