JPH05198523A - イオン注入方法及びイオン注入装置 - Google Patents
イオン注入方法及びイオン注入装置Info
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- JPH05198523A JPH05198523A JP4007357A JP735792A JPH05198523A JP H05198523 A JPH05198523 A JP H05198523A JP 4007357 A JP4007357 A JP 4007357A JP 735792 A JP735792 A JP 735792A JP H05198523 A JPH05198523 A JP H05198523A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン注入時におけるゲート酸化膜静電破壊
を少なくする。 【構成】 半導体基板１５に電子シャワー装置１８より
電子を照射するとともに、高周波電源１９（１３．５６
ＭＨｚ）により高周波電力（１３．５６ＭＨｚ、進行波
電力２０Ｗ）を印加する。これにより、イオンビームが
あたって半導体基板１５の表面の強く正に帯電した部分
を効率よく中和することができ、ゲート酸化膜２３の静
電破壊が抑制される。半導体基板に照射する電子電流
は、従来１４ｍＡであったものが本発明では６ｍＡとな
る。このため、半導体基板１５表面の帯電分布の変動が
小さくなり、ゲート酸化膜静電破壊の発生のおそれが少
なくなる。
を少なくする。 【構成】 半導体基板１５に電子シャワー装置１８より
電子を照射するとともに、高周波電源１９（１３．５６
ＭＨｚ）により高周波電力（１３．５６ＭＨｚ、進行波
電力２０Ｗ）を印加する。これにより、イオンビームが
あたって半導体基板１５の表面の強く正に帯電した部分
を効率よく中和することができ、ゲート酸化膜２３の静
電破壊が抑制される。半導体基板に照射する電子電流
は、従来１４ｍＡであったものが本発明では６ｍＡとな
る。このため、半導体基板１５表面の帯電分布の変動が
小さくなり、ゲート酸化膜静電破壊の発生のおそれが少
なくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造に用い
られるイオン注入方法及びイオン注入装置に関する。
られるイオン注入方法及びイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置製造技術における不純物導入
技術であるイオン注入技術は、注入量を正確に制御でき
るため幅広く用いられている。
技術であるイオン注入技術は、注入量を正確に制御でき
るため幅広く用いられている。
【０００３】イオン注入技術は、不純物元素をイオン化
した後、所望のイオン種を質量分析選択し、所定の加速
エネルギーに加速し、半導体基板に必要な不純物を導入
する技術である。また、不純物を導入する必要のない領
域については前記不純物が前記半導体基板に到達し得な
いような十分な阻止能力を持った物質で覆っておく必要
がある。このためのマスク材としては、有機感光膜であ
るホトレジストが一般に用いられている。
した後、所望のイオン種を質量分析選択し、所定の加速
エネルギーに加速し、半導体基板に必要な不純物を導入
する技術である。また、不純物を導入する必要のない領
域については前記不純物が前記半導体基板に到達し得な
いような十分な阻止能力を持った物質で覆っておく必要
がある。このためのマスク材としては、有機感光膜であ
るホトレジストが一般に用いられている。
【０００４】以下、従来の実施例について述べる。図３
（ａ）〜（ｄ）は、従来のイオン注入技術を用いて相補
型ＭＯＳ半導体集積回路におけるｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタのｐ型ソース領域とｐ型ドレイン領域を形成す
る工程を説明する図である。この例では、半導体基板と
してシリコン基板、注入イオン種としてボロンを用い
る。図３において、３１はｎ型シリコン基板、３２はｐ
型ウェル、３３はゲート酸化膜、３４は多結晶シリコン
層、３５はフィールド酸化膜、３６はイオン注入窓、３
７はホトレジストマスク膜、３８はイオン注入層、３９
はｐ型拡散層である。
（ａ）〜（ｄ）は、従来のイオン注入技術を用いて相補
型ＭＯＳ半導体集積回路におけるｐチャネルＭＯＳトラ
ンジスタのｐ型ソース領域とｐ型ドレイン領域を形成す
る工程を説明する図である。この例では、半導体基板と
してシリコン基板、注入イオン種としてボロンを用い
る。図３において、３１はｎ型シリコン基板、３２はｐ
型ウェル、３３はゲート酸化膜、３４は多結晶シリコン
層、３５はフィールド酸化膜、３６はイオン注入窓、３
７はホトレジストマスク膜、３８はイオン注入層、３９
はｐ型拡散層である。
【０００５】まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型シリ
コン基板３１の内部へｎチャネルＭＯＳトランジスタ形
成用のｐ型ウェル３２を選択的に形成する。ｎ型シリコ
ン基板３１の表面上の所定部分にゲート酸化膜３３と多
結晶シリコン層３４とからなるゲート電極と、フィール
ド酸化膜３５を形成したのち、ホトレジスト層を１μｍ
の厚さで塗布し、露光および現像処理を行う。これによ
って、イオン注入窓３６を有するホトレジストマスク膜
（遮蔽膜）３７を形成する。その後、１６０℃の温度で
２０分程度の熱処理を施す。
コン基板３１の内部へｎチャネルＭＯＳトランジスタ形
成用のｐ型ウェル３２を選択的に形成する。ｎ型シリコ
ン基板３１の表面上の所定部分にゲート酸化膜３３と多
結晶シリコン層３４とからなるゲート電極と、フィール
ド酸化膜３５を形成したのち、ホトレジスト層を１μｍ
の厚さで塗布し、露光および現像処理を行う。これによ
って、イオン注入窓３６を有するホトレジストマスク膜
（遮蔽膜）３７を形成する。その後、１６０℃の温度で
２０分程度の熱処理を施す。
【０００６】次いで、図３に示すように、イオン注入窓
３６の中に露出しているｎ型シリコン基板部分へソース
およびドレイン領域を形成すべくボロンイオン（Ｂ+）
注入を行う。本従来例では、イオン源ガスとして、三フ
ッ化ボロン（ＢＦ3）を用い、加速エネルギー５０Ｋｅ
Ｖ、イオンビーム電流６ｍＡ、注入量１×１０15ｃｍ -2
の注入を行った。このとき、正に荷電したイオンビーム
によって、半導体基板表面が正に帯電するチャージアッ
プ現象が生じる。このため、ゲート酸化膜が静電破壊す
る。この対策として、電子シャワー装置より電子を半導
体基板に照射し、チャージアップ電荷を中和することが
行われている。なお、注入に要した時間は、約３００秒
である。
３６の中に露出しているｎ型シリコン基板部分へソース
およびドレイン領域を形成すべくボロンイオン（Ｂ+）
注入を行う。本従来例では、イオン源ガスとして、三フ
ッ化ボロン（ＢＦ3）を用い、加速エネルギー５０Ｋｅ
Ｖ、イオンビーム電流６ｍＡ、注入量１×１０15ｃｍ -2
の注入を行った。このとき、正に荷電したイオンビーム
によって、半導体基板表面が正に帯電するチャージアッ
プ現象が生じる。このため、ゲート酸化膜が静電破壊す
る。この対策として、電子シャワー装置より電子を半導
体基板に照射し、チャージアップ電荷を中和することが
行われている。なお、注入に要した時間は、約３００秒
である。
【０００７】以上の工程によって、ボロンイオン
（Ｂ+）の注入層３８が形成されたｎ型シリコン基板上
のホトレジストマスク膜３７を、酸素プラズマ法等を用
いて除去することによって図３（ｃ）の状態を得、注入
されたボロンイオン（Ｂ+）を活性化するためのアニー
ルおよび拡散のための熱処理を施すことによって、図３
（ｄ）に示すようなソース、ドレインとなるｐ型拡散層
３９が形成される。
（Ｂ+）の注入層３８が形成されたｎ型シリコン基板上
のホトレジストマスク膜３７を、酸素プラズマ法等を用
いて除去することによって図３（ｃ）の状態を得、注入
されたボロンイオン（Ｂ+）を活性化するためのアニー
ルおよび拡散のための熱処理を施すことによって、図３
（ｄ）に示すようなソース、ドレインとなるｐ型拡散層
３９が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな方法では、正に荷電したイオンビームの当たった半
導体基板表面の一部分が強く正に帯電するのに対して、
それ以外の部分は強く負に帯電する。イオンビームのあ
たった半導体基板表面部分のみ十分に中和することがで
きず、ゲート酸化膜静電破壊の対策としては不十分であ
った。
うな方法では、正に荷電したイオンビームの当たった半
導体基板表面の一部分が強く正に帯電するのに対して、
それ以外の部分は強く負に帯電する。イオンビームのあ
たった半導体基板表面部分のみ十分に中和することがで
きず、ゲート酸化膜静電破壊の対策としては不十分であ
った。
【０００９】本発明は、かかる点に鑑み、イオンビーム
のあたった半導体基板表面部分のみを十分に中和するイ
オン注入方法およびイオン注入装置を提供することを目
的とする。
のあたった半導体基板表面部分のみを十分に中和するイ
オン注入方法およびイオン注入装置を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、半導体
基板上にホトレジストを塗布しパターニングを行ってイ
オン注入遮蔽マスクを形成する工程と、前記半導体基板
に所定導電型の不純物をイオン注入する工程と、前記イ
オン注入と同時に前記半導体基板に電子を照射する工程
と、前記イオン注入と同時に前記半導体基板に高周波電
力を印加する工程を含む。
基板上にホトレジストを塗布しパターニングを行ってイ
オン注入遮蔽マスクを形成する工程と、前記半導体基板
に所定導電型の不純物をイオン注入する工程と、前記イ
オン注入と同時に前記半導体基板に電子を照射する工程
と、前記イオン注入と同時に前記半導体基板に高周波電
力を印加する工程を含む。
【００１１】また、本発明のイオン注入装置はイオン源
と質量分析部とイオン加速部と半導体基板を保持するホ
ルダーを有するイオン注入室と、前記半導体基板に電子
を照射する電極と、前記半導体基板に高周波電力を印加
する電極と電源を備えている。
と質量分析部とイオン加速部と半導体基板を保持するホ
ルダーを有するイオン注入室と、前記半導体基板に電子
を照射する電極と、前記半導体基板に高周波電力を印加
する電極と電源を備えている。
【００１２】
【作用】本発明は、前記した方法により、イオン注入中
の半導体基板に電子を照射するとともに、高周波電力を
印加することによって、正に荷電したイオンビームのあ
たった半導体基板表面の強く正に帯電した部分を効率よ
く中和することによって、ゲート酸化膜静電破壊を抑止
するために必要な照射量を低下させて、半導体基板表面
を均一よく中和する。
の半導体基板に電子を照射するとともに、高周波電力を
印加することによって、正に荷電したイオンビームのあ
たった半導体基板表面の強く正に帯電した部分を効率よ
く中和することによって、ゲート酸化膜静電破壊を抑止
するために必要な照射量を低下させて、半導体基板表面
を均一よく中和する。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の第１の実施例における第１
のイオン注入装置の構成を説明するための図である。１
０はイオン源、１１は質量分析用マグネット、１２はイ
オン加速部、１３はイオンビーム、１４はイオン注入
室、１５は半導体基板、１６は回転円盤、１７は回転
軸、１８は電子シャワー装置、１９は高周波電源であ
る。
のイオン注入装置の構成を説明するための図である。１
０はイオン源、１１は質量分析用マグネット、１２はイ
オン加速部、１３はイオンビーム、１４はイオン注入
室、１５は半導体基板、１６は回転円盤、１７は回転
軸、１８は電子シャワー装置、１９は高周波電源であ
る。
【００１４】ここでは、半導体基板としてシリコン基
板、注入イオン種としてボロンを用いている。イオン源
１０から発せられたイオンは、質量分析マグネット１１
に導かれ、注入に必要なイオンのみが選別される。この
イオンは、イオン加速部１２により所定のエネルギーま
で加速され、イオンビーム１３となる。さらにイオン注
入室１４内の半導体基板１５表面に導かれ、注入され
る。半導体基板１５は、回転機構に接続された回転軸１
７によって保持・回転する回転円盤１６上に設置されて
いる。また、半導体基板１５に高周波電源１９（１３．
５６ＭＨｚ）が回転軸１７および回転円盤１６を介して
接続されている。また、１８は半導体基板１５に電子を
照射する電子シャワー装置、１９は高周波電源である。
板、注入イオン種としてボロンを用いている。イオン源
１０から発せられたイオンは、質量分析マグネット１１
に導かれ、注入に必要なイオンのみが選別される。この
イオンは、イオン加速部１２により所定のエネルギーま
で加速され、イオンビーム１３となる。さらにイオン注
入室１４内の半導体基板１５表面に導かれ、注入され
る。半導体基板１５は、回転機構に接続された回転軸１
７によって保持・回転する回転円盤１６上に設置されて
いる。また、半導体基板１５に高周波電源１９（１３．
５６ＭＨｚ）が回転軸１７および回転円盤１６を介して
接続されている。また、１８は半導体基板１５に電子を
照射する電子シャワー装置、１９は高周波電源である。
【００１５】次に、実際の相補型ＭＯＳ半導体集積回路
製造方法の工程を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｄ）
は、本発明のイオン注入技術を用いて相補型ＭＯＳ半導
体集積回路におけるｐチャンネルＭＯＳトランジスタの
ｐ型ソース領域とｐ型ドレイン領域を形成する工程を説
明する図である。
製造方法の工程を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｄ）
は、本発明のイオン注入技術を用いて相補型ＭＯＳ半導
体集積回路におけるｐチャンネルＭＯＳトランジスタの
ｐ型ソース領域とｐ型ドレイン領域を形成する工程を説
明する図である。
【００１６】図２において、２１はｎ型シリコン基板、
２２はｐ型ウェル、２３はゲート酸化膜、２４は多結晶
シリコン層、２５はフィールド酸化膜、２６はイオン注
入窓、２７はホトレジストマスク膜、２８はイオン注入
層、２９はｐ型拡散層である。
２２はｐ型ウェル、２３はゲート酸化膜、２４は多結晶
シリコン層、２５はフィールド酸化膜、２６はイオン注
入窓、２７はホトレジストマスク膜、２８はイオン注入
層、２９はｐ型拡散層である。
【００１７】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型シリ
コン基板２１の内部へｎチャネルＭＯＳトランジスタ形
成用のｐ型ウェル２２を選択的に形成する。ｎ型シリコ
ン基板２１の表面上の所定部分にゲート酸化膜２３と多
結晶シリコン層２４とからなるゲートと、フィールド酸
化膜２５を形成する。こののち、ホトレジストを１μｍ
の厚さで塗布し、露光および現像処理を行うことによっ
て、イオン注入窓２６を有するホトレジストマスク膜
（遮光膜）２７を形成する。その後、１６０℃の温度で
２０分程度の熱処理を施す。
コン基板２１の内部へｎチャネルＭＯＳトランジスタ形
成用のｐ型ウェル２２を選択的に形成する。ｎ型シリコ
ン基板２１の表面上の所定部分にゲート酸化膜２３と多
結晶シリコン層２４とからなるゲートと、フィールド酸
化膜２５を形成する。こののち、ホトレジストを１μｍ
の厚さで塗布し、露光および現像処理を行うことによっ
て、イオン注入窓２６を有するホトレジストマスク膜
（遮光膜）２７を形成する。その後、１６０℃の温度で
２０分程度の熱処理を施す。
【００１８】次いで図２（ｂ）に示すように、イオン注
入窓２６の中に露出しているｎ型シリコン基板部分へソ
ースおよびドレイン領域を形成すべくボロンイオン（Ｂ
+）注入を行う。
入窓２６の中に露出しているｎ型シリコン基板部分へソ
ースおよびドレイン領域を形成すべくボロンイオン（Ｂ
+）注入を行う。
【００１９】これと同時に、図１に示される半導体基板
１５に電子シャワー装置１８より電子を照射するととも
に、高周波電力（１３．５６ＭＨｚ、進行波電力２０
Ｗ）を印加する。ここでは、高周波電源１９（１３．５
６ＭＨｚ）が回転軸１７および回転円盤１６を介して接
続されている。本実施例で示すように半導体基板１５に
電子を照射すると同時に、高周波電力を印加すると正に
荷電したイオンビームのあたった半導体基板表面の強く
正に帯電した部分を効率よく中和することによって、ゲ
ート酸化膜２３の静電破壊を抑制する。半導体基板に照
射する電子電流は、従来１４ｍＡであったものが本実施
例では６ｍＡとなった。このため、半導体基板１５表面
の帯電の変動は小さくなり、ゲート酸化膜破壊率は、酸
化膜膜厚２００Å、ゲート面積１０ｍｍ2の時、１０％
から２％へと改善された。
１５に電子シャワー装置１８より電子を照射するととも
に、高周波電力（１３．５６ＭＨｚ、進行波電力２０
Ｗ）を印加する。ここでは、高周波電源１９（１３．５
６ＭＨｚ）が回転軸１７および回転円盤１６を介して接
続されている。本実施例で示すように半導体基板１５に
電子を照射すると同時に、高周波電力を印加すると正に
荷電したイオンビームのあたった半導体基板表面の強く
正に帯電した部分を効率よく中和することによって、ゲ
ート酸化膜２３の静電破壊を抑制する。半導体基板に照
射する電子電流は、従来１４ｍＡであったものが本実施
例では６ｍＡとなった。このため、半導体基板１５表面
の帯電の変動は小さくなり、ゲート酸化膜破壊率は、酸
化膜膜厚２００Å、ゲート面積１０ｍｍ2の時、１０％
から２％へと改善された。
【００２０】本実施例では、イオン源ガスとして、三フ
ッ化ボロン（ＢＦ3）を用い、加速エネルギー５０Ｋｅ
Ｖ、イオンビーム電流６ｍＡ、注入量１×１０15ｃｍ-2
の注入を行った。このとき、注入に要した時間は、約３
００秒である。
ッ化ボロン（ＢＦ3）を用い、加速エネルギー５０Ｋｅ
Ｖ、イオンビーム電流６ｍＡ、注入量１×１０15ｃｍ-2
の注入を行った。このとき、注入に要した時間は、約３
００秒である。
【００２１】以上の工程で、ボロンイオン（Ｂ+）の注
入量２８が形成されたｎ型シリコン基板上のホトレジス
ト層２７を、酸素プラズマ法等を用いて除去することに
よって図２（ｃ）の状態を得、注入されたボロンイオン
（Ｂ+）を活性化するためのアニールおよび拡散のため
の熱処理を施すことによって、図２（ｄ）に示すような
ソース、ドレイン２９となるｐ型拡散層が形成される。
入量２８が形成されたｎ型シリコン基板上のホトレジス
ト層２７を、酸素プラズマ法等を用いて除去することに
よって図２（ｃ）の状態を得、注入されたボロンイオン
（Ｂ+）を活性化するためのアニールおよび拡散のため
の熱処理を施すことによって、図２（ｄ）に示すような
ソース、ドレイン２９となるｐ型拡散層が形成される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
オン注入中の半導体基板に電子を照射するとともに、高
周波電力を印加することによって、正に荷電したイオン
ビームのあたった半導体基板表面の強く正に帯電した部
分を効率よく中和することによって、ゲート酸化膜静電
破壊を抑止するために必要な電子の照射量を低下させ
て、半導体基板表面を均一性よく中和することができ
る。そのため、ゲート酸化膜静電破壊率を低減すること
ができ、その実用上の効果は大きい。
オン注入中の半導体基板に電子を照射するとともに、高
周波電力を印加することによって、正に荷電したイオン
ビームのあたった半導体基板表面の強く正に帯電した部
分を効率よく中和することによって、ゲート酸化膜静電
破壊を抑止するために必要な電子の照射量を低下させ
て、半導体基板表面を均一性よく中和することができ
る。そのため、ゲート酸化膜静電破壊率を低減すること
ができ、その実用上の効果は大きい。
【図１】本発明の第１の実施例のイオン注入装置の構成
図
図
【図２】同第１の実施例のイオン注入方法の工程断面図
【図３】従来例のイオン注入方法の工程断面図
１０ イオン源 １１ マグネット １２ 高圧加速部 １３ イオンビーム １４ チャンバー １５ 半導体基板 １６ 回転円盤 １７ 回転軸 １８ 電子シャワー装置 １９ 高周波電源
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上にホトレジストを塗布しパタ
ーニングを行ってイオン注入遮蔽マスクを形成する工程
と、前記半導体基板に所定導電型の不純物をイオン注入
する工程と、前記イオン注入と同時に前記半導体基板に
電子を照射する工程と、前記イオン注入と同時に前記半
導体基板に高周波電力を印加する工程を含むことを特徴
とするイオン注入方法。 - 【請求項２】イオン源と質量分析部とイオン加速部と半
導体基板を保持するホルダーを有するイオン注入室と、
前記半導体基板に電子を照射する電極と、前記半導体基
板に高周波電力を印加する電極と電源を含むことを特徴
とするイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007357A JPH05198523A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007357A JPH05198523A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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| CN108362965A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于位移损伤抑制氧化物俘获电荷形成的方法 |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP4007357A patent/JPH05198523A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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