JPH03269941A - イオン注入方法及びイオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば、半導体装置の製造方法に利用され
る被処理体へのイオン注入方法及びイオン注入装置に関
するものである。

従来の技術 半導体装置の製造において、高濃度の拡散層を形成する
手段として、従来からイオン注入法が用いられている。

特に電界効果トランジスタのソース、ドレイン領域を形
成するための砒素、燐或はホウ素などの注入はイオンビ
ーム電流ｌ〜２　ｍ　Ａ程度で、２０〜５０ｋＶの加速
電圧て行なわれる。

発明が解決しようとする課題 通常のイオン注入装置では、イオンの中和に使われる電
子線照射は数百〜数ｋＶの加速電圧で行われているが、
第２図に示したように、酸化膜表面の二次電子生成効率
δが加速電圧、入射角度（法線基準）により変化し、不
安定となる。

このため、注入時にはウェハー表面において、高度のチ
ャージアップが発生し易く、それに起因するゲート酸化
膜の破壊或はトランジスタのしきいＭ電圧（Ｖｔ）変動
などを防止するために、注入量に応じて別に発生させた
電子線をウェハー表面に照射して電荷を中和することで
、このチャージアップを対策している。しかし、これに
おいても、電子線の発生及び照射方法が確立されておら
ず、また、照射量の制御も複雑な機構をともなうため、
装置が高価になるにも拘らず、照射量の不足或は過剰の
照射によるダメージが発生しやすい。

本発明はこのような装置の複雑化及び工程の不安定性を
解決するものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明は、注入時の電子線
照射エネルギーを、５ｅＶ以下に保ち、同時に照射量を
注入時に発生する正電荷を補償するに十分量に設定して
イオン注入をおこなうものである。また上記目的を達成
するために、本発明のイオン注入装置は、電子銃、二次
電子発生ターゲット、同ターゲットを半楕円形状の第一
の焦点に、そして、注入対象となる半導体基板をその第
二焦点に位置するように設定された負電位となる電子抑
制用の半楕円型のメツシュからなり、かつ、接地或は正
電位の引出し電極となるグリッドをそなえた電子線照射
機構を用いている。

作用 本発明によると、イオン注入時のチャージアップのダメ
ージを制御することが容易になる。

実施例 第１図を参照して本発明を一実施例により詳細に説明す
る。

まず、イオン注入機内に設置された半導体基板１にイオ
ンソースからイオンビーム２を発生させ、半導体基板１
に照射する。このとき基板１の表面はイオンと二次電子
によって帯電されている。これと同時、あるいはこの後
に、中和用の二次電子３を発生させるために、ターゲッ
ト４に入射電子線５を照射する。ターゲット４の表面か
ら発生した二次電子３は約３ボルト負に印加された抑制
グリッド６で電気的に曲げられ、半導体基板１方向に移
動され、さらに５ボルト（正電位）に印加された引出し
グリッド７で二次電子３を引出して、半導体基板１表面
に照射する。

この時、入射電子線５を衝突させる二次電子発生ターゲ
ット４は、２つの焦点を持つ半楕円形状の抑制グリッド
６の第一の焦点に設置され、イオン注入の対象となる半
導体基板１が第二焦点に位置するように設置され、正電
位となる引出しグリッド７が第１及び第２の焦点の中点
に位置した構成になっている。

以上の構成によってイオン注入時の半導体基板１での帯
電を防止するが、一般には正電荷を持つイオンの入射と
イオンの入射による二次電子の放出によって基板表面に
余剰電荷が大量に発生し、半導体装置のソースやドレイ
ン領域の注入は基板表面が酸化膜に覆われた状態で行な
うと、この余剰電荷が酸化膜内に残り、この残存電荷の
効果的除去ができない訳であるが、例えば、通常の燐ま
たは砒素の注入では余剰電荷となるのは正電荷であり、
電子線を適量照射することにより中和が可能になる。

また、ここで、通常使用されているイオン種や注入エネ
ルギーでは、酸化膜に対する二次電子生成効率は１以下
であり、蓄積される電荷量は注入電流の２倍以下である
ため、実施例で示した二次電子３の量を最適にすること
で容易に中和が可能である。

また、約５０Ｖ以下の加速電圧を用いると二次電子生成
効率は０．１以下となり、入射角依存性も無視てきる程
度となり、正確かつ安定な照射量制御が可能となる。ま
た、電子線照射が余剰電荷を中和してなおかつ過剰であ
った場合、半導体基板表面のチャージアップは最大で照
射電子線のエネルギー（加速電圧）と等しくなるが、本
実施例では最大でも５Ｖ程度しか帯電しない。

コレは極薄のゲート酸化膜を用いたプロセスでも電界強
度としては５　Ｍ　Ｖ　／　ａｔａ以下となり、酸化膜
破壊の発生はなく、半導体装置に対するダメージは全く
ない。

他の例として、半導体基板に分離領域及びウェルを形威
し、さらに膜厚２０ＯＡのゲート酸化膜の成長、膜厚４
５００Ａのポリシリコンゲートを、それぞれ、ドライエ
ツチングにより形成した後に、レジストを除去し、約８
００Ａのポリシリコン酸化を行った直後のものを用いた
場合に、Ｎ型活性領域を形成するために、例えば、燐を
６０ｋＶの加速電圧、イオンビーム電流１　ｍ　Ａの設
定で２　Ｘ　１０１３．−２のドーズ量で注入した時に
はポリシリコン酸化工程で、半導体基板全面に形成され
ている酸化膜表面は数ポルドル数十ボルトに帯電し、Ｖ
ｔ変動或は２０Ｖ以上の帯電によりゲート酸化膜の破壊
が発生する。

また、同じ半導体基板上に同一工程で形成された面積１
０−２の容量を形成した場合には、酸化膜のＡモード破
壊率が２０％以上となる。

ここで、本発明の方法により５ｅＶ以下のエネルギー、
例えば、ここでは３ｅＶで２　ｍ　Ａの電流に設定した
電子線を照射するのと同時にイオン注入を行った場合、
基板表面の帯電による影響はほぼ抑制されるため、ゲー
ト酸化膜の破壊率は零であり、Ｖｔシフトも発生しない
。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、半導体装置形成時
のイオン注入におけるチャージアップのダメージを抑制
することが容易であり、半導体装置の製造に多大の貢献
が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電子線照射装置の概略図
、第２図は従来例装置での入射電子線エネルギーと二次
電子生成効率の関係を示す特性図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・イオンビー
ム、３・・・・・・二次電子、４・・・・・・ターゲッ
ト、５・・・・・・入射電子線、６・・・・・・抑制グ
リッド、７・・・・・・引出しグリッド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンの注入電流の二倍以上の電流量で、かつ、
   エネルギーが５ｅＶ以下の電子を被処理体の表面に照射
   しながらイオン注入することを特徴とするイオン注入方
   法。
2. （２）入射電子の照射で二次電子を発生させるターゲッ
   トと、前記二次電子を電気的に曲げる負電位で、かつ、
   ２つの焦点を持つ半楕円形状の抑制グリッドと、前記抑
   制グリッドの端部間に設置された正電位の引出し用グリ
   ッドとを備え、前記ターゲットが前記抑制グリッドの第
   １の焦点でかつ前記抑制グリッドと前記引出しグリッド
   で囲まれる面内の位置に設置されており、被処理体が前
   記抑制グリッドの第２の焦点に位置するように設置され
   たイオン注入装置。