JPH0362442A

JPH0362442A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0362442A
Application number: JP1197608A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizutani; 浩水谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-18

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〕本発明は半導体の製造装置、特にイオン注入装置の構造
に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のイオン注入装置は、第８図に示すような
構成をして釦シ、イオン源系７で生成したイオンは引き
出し電極８によって引き出され、質量分析系９を所定の
運動エネルギーと質量を有するイオンのみが通過し、加
速系１０で所要の運動エネルギーに加速される。集束偏
向系１１に入ったイオンはビーム径が絞られ、電界によ
って上下左右に偏向を受け、試料系１４０基板−面に注
入されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のイオン注入装置は、イオンが試料表面に
一様に注入されるように偏向を受けるようになってシシ
、第９図の試料系の説明図に示すように、イオンビーム
１の結晶への入射角が試料３の面内で若干具なる。その
結果、試料内で注入原子の深さ方向分布が異なう１半導
体素子の特性も試料内で不均一になるという欠点がある
。

さらに、試料は一般に結晶構造を有するため、結晶原子
のポテンシャルの壁によるチ；ネリング効果により、注
入原子の深さ方向分布は、試料の非晶質性を仮定したＬ
　Ｓ　Ｓ　（Ｌｉｎｄｈａｒｄ、５ｃｈａｒｆｆ＆　８
ｃｈｉｏｔｔ）理論によるガウス分布からのずれを生じ
、注入原子がこの理論値よシ深く１で分布することにな
シ（第３図、第６図参照）、その結果半導体素子の設計
を複雑化しているという欠点がある。

上述した従来のイオン注入装置に対し、本発明は試料の
チルト角を０６で固定し、集束偏向系と試料系の間に試
料と平行に磁界をかけるという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体製造装置は、イオン注入装置の集束偏向
系と試料系との間に、試料に平行な様々な向きに磁界を
発生できる電磁石を数組と、磁界の向きをランダムに変
える制御部とを有している。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図はその
試料系の説明図である。この実施例では集束偏向系１１
を通過してきたビームが、偏向を受けた壕ま磁界に入る
例を取シ上げる。

第１図のように、集束偏向系１１と試料系１４との間に
磁力偏向系１３が入っている。

集束偏向系１３を通過したイオンは、磁界の中を通ると
、第７図の原理図のように、電磁石１５の磁界２によシ
陽イオン１６はフレミングの左手の法則によう進行方向
１７に垂直にローレンツ力１８を受ける。一般に、第２
図でわかるように磁界２の向きとイオンビーム１の角度
が、試料３であるウェハー面上で一定ではないため、イ
オンのもつ運動エネルギーが、ウェハー面上の位置によ
って変化してしまう。これを防止するために、ビームの
位置に同期させて磁界の強さを変え、さらに、磁界の向
きとイオンの速度を同時に変えると、ウェハー面上のど
の位置でもイオンの運動エネルギーは変えずにイオンの
進行方向だけを様々な向きに変えることができ、磁界の
向きがランダムに変化すると、結局結晶表面に入射する
イオンの運動エネルギーは変えずに、向きだけをランダ
ムにすることができる。この磁界の強さ及び向きは、コ
ンピュータで制御している。

本実施例では、試料３のチルト角を０°に固定して、集
束偏向系１１と試料３の間で試料に平行に磁界をかける
と、第２図のようにフレミングの左手の法則に従って、
磁界２中ではイオンビーム１は進路を曲げられ、試料３
に到達する。ビームは集束偏向系において、装置固有の
周波数で水平及び垂直に偏向を受け、試料を一様に走査
するため、試料上のほとんどの点はビームが何度も通る
ことになう、その度にイオンが注入される。ビームの走
査に同期させてイオンの運動エネルギーを一定にするた
め磁界の強さを変え、さらに磁界の方向をランダムに変
えると、試料上のどの点も注入されるイオンの入射方向
は、ビームが通過するたびに、異った方向となる。この
ように、磁界の方向をランダムに変化させることによう
、結果的にウェハー面上のどの位置でもイオンの入射状
況は等価になう、試料全体でみて、試料に注入されるイ
オンの深さの面内均一性は飛躍的に向上する。

これは特に浅い注入に効果的である。さらに、第３図の
注入深さの比較図に示すように、イオンの入射方向の不
規則さによシ、チャネリングによるＬＳＳ理論からのず
れも押さえることができる。

この際、ビームの偏向周期と磁界の変化の周期は同期さ
せてはいけない。なか第３図では、第１の実施例の分布
５ａと従来の分布４ａ及びＬ８Ｓ理論の分布６との注入
深さの分布を比較している。

第４図は本発明の第２の実施例の構成図、第５図はその
試料系の説明図である。この実施例では、集束偏向系１
１を通過してきたビームが、さらに偏向を受け、平行な
ビームとなって磁界に入る例を取り上げる。第４図のよ
うに、集束偏向系１１と試料糸１４との間に、ビーム平
行糸１２と、第１の実施例で示した磁力偏向系１３が入
っている。

第５図のように、本実施例を適用して平行なイオンビー
ム１に磁界２を作用させると、第１の実施例と同様に一
様に試料を走査した結果、イオンの深さ方向分布は第６
図の説明図ように、ＬＳＳ理論の分布６に一層近くなる
。な９第６図では、第２の実施例の分布５ｂと従来の分
布４ｂとの注入深さの分布も比較している。平行ビーム
に本実施例を適用する利点は、磁界とビームのなす角が
試料点のどの点に注入する時も同じであることから、ビ
ームの走査に同期させて磁界の強さを変えなくてもよく
なり１制御が容易になるという点である。

また、この実施例を用いて試料を回転させながら注入す
ることにより１−層面内均一性が向上し、Ｌ８Ｓ理論で
いうイオンの深さ方向分布に近い分布を示すことになる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、集束偏向系と試料系の間
に、チルト角Ｏ″で固定した試料表面に平行を方向に磁
界をかけることによう、注入イオンの深さ方向分布の面
内均一性が飛躍的に向上し、チャネリングによりＬ８Ｓ
理論からずれて深く分布する現象を低減する装置を提供
することができる。したがって、半導体素子の設計が一
層容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図はその
試料系の説明図、第３図はその注入深さの比較図、第４
図は本発明の第２の実施例の構成図、第５図はその試料
系の説明図、第６図はその注入深さの比較図、第７図は
本発明の原理図、第８図は従来のイオン注入装置の構成
図、第９図は従来の試料系の説明図である。１・・・イオンビーム、２・・・磁界、３・・・試料、
４ａ。４ｂ・・・従来の分布、５ａ・・・第１の実施例の分布
、５ｂ・・・第２の実施例の分布、６・・・ＬＳ８理論
の分布、７・・・イオン源系、８・・・引き出し電極、
９・・・質量分析系、１０・・・加速系、１１・・・集
束偏向系、１２・・・ビーム平行系、１３・・・磁力偏
向系、１４・・・試料系、１５・・・電磁石、１６・・
・陽イオン、１７・・・進行方向、１８・・・ローレン
ツ力。

Claims

【特許請求の範囲】

半導体基板にイオン注入を行う半導体製造装置において
、集束偏向系と試料系との間にイオンビームを偏向させ
る電磁石を設置したことを特徴とする半導体製造装置。