JPH0528955A - イオン注入方法および装置 - Google Patents
イオン注入方法および装置Info
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- JPH0528955A JPH0528955A JP3179877A JP17987791A JPH0528955A JP H0528955 A JPH0528955 A JP H0528955A JP 3179877 A JP3179877 A JP 3179877A JP 17987791 A JP17987791 A JP 17987791A JP H0528955 A JPH0528955 A JP H0528955A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 タンデム型のイオン注入に於いて、後段の加
速を行うために行われる注入粒子の電子剥離と正電荷付
帯を高効率化し、高エネルギのイオン電流を大電流化す
ること。 【構成】 前記電子の剥離が行われる反応ガス室の雰囲
気を、電子親和力が大であるハロゲンガスの雰囲気とす
る。第１段階で加速された注入粒子を再び正に帯電させ
る処理効率が高まり、注入イオン電流が大となる。
速を行うために行われる注入粒子の電子剥離と正電荷付
帯を高効率化し、高エネルギのイオン電流を大電流化す
ること。 【構成】 前記電子の剥離が行われる反応ガス室の雰囲
気を、電子親和力が大であるハロゲンガスの雰囲気とす
る。第１段階で加速された注入粒子を再び正に帯電させ
る処理効率が高まり、注入イオン電流が大となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に利
用されるイオン注入法に関わり、特に２段階にイオンを
加速して行うタンデム型のイオン注入法に関わる。
用されるイオン注入法に関わり、特に２段階にイオンを
加速して行うタンデム型のイオン注入法に関わる。
【０００２】半導体装置の製造に於いて、半導体基板内
に不純物を導入する手段としてイオン注入法が多用され
ているが、形成しようとする素子の種類が増し、形状が
複雑化するに伴って、より深く且つより高濃度に不純物
を注入したいという要求が生じている。
に不純物を導入する手段としてイオン注入法が多用され
ているが、形成しようとする素子の種類が増し、形状が
複雑化するに伴って、より深く且つより高濃度に不純物
を注入したいという要求が生じている。
【０００３】このような要求に応えるにはイオン注入装
置の加速電圧を高くすることが必要であるが、１段階の
みの加速によって高エネルギのイオンを得ようとする
と、高電圧を得るための電源装置が大型化し、絶縁構造
にも高性能が要求されることになる。そのため、比較的
低い加速電圧で高エネルギのイオンを得る方法として、
イオンの電界加速を２段に行う方法が開発されており、
これはタンデム型イオン注入と呼ばれている。
置の加速電圧を高くすることが必要であるが、１段階の
みの加速によって高エネルギのイオンを得ようとする
と、高電圧を得るための電源装置が大型化し、絶縁構造
にも高性能が要求されることになる。そのため、比較的
低い加速電圧で高エネルギのイオンを得る方法として、
イオンの電界加速を２段に行う方法が開発されており、
これはタンデム型イオン注入と呼ばれている。
【０００４】イオンの電界加速を２段に分けて行えば、
比較的低い加速電圧を用いても、その２倍の電圧による
のにほゞ等しい加速エネルギを持つイオンが得られるこ
とになり、電源装置の極端な大型化等の不都合が避けら
れる。
比較的低い加速電圧を用いても、その２倍の電圧による
のにほゞ等しい加速エネルギを持つイオンが得られるこ
とになり、電源装置の極端な大型化等の不都合が避けら
れる。
【０００５】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】通常のタ
ンデム型イオン注入装置では次のように２段階の加速が
行われる。イオン源に於いて生成される負イオンは、引
出電極の相対的正電位によってイオン源から引き出さ
れ、イオンビームとなる。この負のイオンビームは質量
分離後タンデム加速部に導入される。
ンデム型イオン注入装置では次のように２段階の加速が
行われる。イオン源に於いて生成される負イオンは、引
出電極の相対的正電位によってイオン源から引き出さ
れ、イオンビームとなる。この負のイオンビームは質量
分離後タンデム加速部に導入される。
【０００６】タンデム加速部では、接地電位の入口電極
と高圧正電位の電子剥離部の間に生じている電界によっ
て１段目の電界加速が行われ、その後更に、電子剥離部
を通過して正に帯電したイオンは接地電位の出口電極よ
って２段目の加速を受ける。
と高圧正電位の電子剥離部の間に生じている電界によっ
て１段目の電界加速が行われ、その後更に、電子剥離部
を通過して正に帯電したイオンは接地電位の出口電極よ
って２段目の加速を受ける。
【０００７】図２はタンデム加速部３の構成を模式的に
示した図であり、筐体内部に設置された円筒形の電子剥
離部14にはアルゴン(Ａｒ)や窒素(Ｎ2)が数〜数十μTor
rの圧力を保ちながら連続的に供給されるようになって
いる。この容器には高圧電源15によって正の高電圧が印
加されており、負電荷を持つ入射イオンは、接地電位の
入口電極12と正電位の電子剥離部14の間の高電界により
加速されて電子剥離部に入射する。
示した図であり、筐体内部に設置された円筒形の電子剥
離部14にはアルゴン(Ａｒ)や窒素(Ｎ2)が数〜数十μTor
rの圧力を保ちながら連続的に供給されるようになって
いる。この容器には高圧電源15によって正の高電圧が印
加されており、負電荷を持つ入射イオンは、接地電位の
入口電極12と正電位の電子剥離部14の間の高電界により
加速されて電子剥離部に入射する。
【０００８】電子剥離部を通過する際に、負イオンは容
器内のガス分子により電子を奪われて正に帯電し、正イ
オンとなる。この正イオンは、更に接地電位の出口電極
13による２度目の加速を受けて射出される。
器内のガス分子により電子を奪われて正に帯電し、正イ
オンとなる。この正イオンは、更に接地電位の出口電極
13による２度目の加速を受けて射出される。
【０００９】この電子剥離部の機能が十分に高効率であ
れば、イオン源からのイオン電流は低損失のまま目的と
する基板に注入されることになるが、現在提供されてい
るこの種の装置では、基板に到達するイオン電流はイオ
ン源から発生するイオン電流の一部分のみであり、半導
体装置の製造に於ける大電流の要求を満たすものとはな
っていない。
れば、イオン源からのイオン電流は低損失のまま目的と
する基板に注入されることになるが、現在提供されてい
るこの種の装置では、基板に到達するイオン電流はイオ
ン源から発生するイオン電流の一部分のみであり、半導
体装置の製造に於ける大電流の要求を満たすものとはな
っていない。
【００１０】本発明の目的は、タンデム型イオン注入に
於いて電子剥離が効率良く行われる処理方法を提供する
ことであり、更に、半導体装置の製造に適した高イオン
電流のタンデム型イオン注入装置を提供することであ
る。
於いて電子剥離が効率良く行われる処理方法を提供する
ことであり、更に、半導体装置の製造に適した高イオン
電流のタンデム型イオン注入装置を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のタンデム型イオン注入方法では、２段の該
加速処理の間に行われる電子剥離部をハロゲンガス雰囲
気とすることが行われる。該ハロゲンガス雰囲気は電子
剥離部に低圧のＦ2, Ｃｌ2 又はＢｒ2を供給することで
得られる。
め、本発明のタンデム型イオン注入方法では、２段の該
加速処理の間に行われる電子剥離部をハロゲンガス雰囲
気とすることが行われる。該ハロゲンガス雰囲気は電子
剥離部に低圧のＦ2, Ｃｌ2 又はＢｒ2を供給することで
得られる。
【００１２】また、本発明のタンデム型イオン注入装置
の電子剥離部は、低圧のＦ2, Ｃｌ2又はＢｒ2が供給さ
れる構造となっている。
の電子剥離部は、低圧のＦ2, Ｃｌ2又はＢｒ2が供給さ
れる構造となっている。
【００１３】
【作用】通常のタンデム型イオン注入に於いて、電子剥
離部の雰囲気を形成するＡｒやＮ2 ガスの電子親和力は
比較的小であり、そのため注入イオンの電荷変換効率は
低く、イオン電流値を増大させることは困難である。そ
れに対し本発明の如くハロゲンガスを用いた場合には、
その電子親和力が比較的大であることから注入イオンの
電荷変換効率が高く、大きなイオン電流が得られる。
離部の雰囲気を形成するＡｒやＮ2 ガスの電子親和力は
比較的小であり、そのため注入イオンの電荷変換効率は
低く、イオン電流値を増大させることは困難である。そ
れに対し本発明の如くハロゲンガスを用いた場合には、
その電子親和力が比較的大であることから注入イオンの
電荷変換効率が高く、大きなイオン電流が得られる。
【００１４】ハロゲン元素の電子親和力は
Ｆ≒3.399 ｅＶ
Ｃｌ≒3.615 ｅＶ
Ｂｒ≒3.364 ｅＶ
であり、Ｎ≒−0.07ｅＶ に比べて十分に大である。
【００１５】
【実施例】図１は請求項３または４に該当するイオン注
入装置の構成を模式的に示す図である。以下、同図を参
照しながら本発明の実施例を説明する。
入装置の構成を模式的に示す図である。以下、同図を参
照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１６】負イオン源１で発生した負イオン(例えば
Ｐ+ )は引出電極11によって加速され。この引出電極に
印加される加速電圧は例えば40 keVである。引き出され
た負イオンは質量分析計型の偏向装置２により所定の質
量と電荷を持つイオンだけがタンデム加速部３に入射す
るように方向が転じられる。
Ｐ+ )は引出電極11によって加速され。この引出電極に
印加される加速電圧は例えば40 keVである。引き出され
た負イオンは質量分析計型の偏向装置２により所定の質
量と電荷を持つイオンだけがタンデム加速部３に入射す
るように方向が転じられる。
【００１７】タンデム加速部と電子剥離部の基本的な機
能は既に述べたが、この実施例では電子剥離部14にはＦ
2 ガスが所定圧力で供給されており、更に高圧電源13に
よって接地電位に対し＋1000 keVの電圧が印加されてい
るので、ここを通過することにより負イオンは正イオン
に変化し、接地電位の出口電極12によって再度加速され
て電子剥離部から射出される。なお、電子剥離部内のＦ
2 ガスの圧力はＮ2 ガスを使用する場合とほゞ同じで、
注入イオンが１価の場合１〜５×10-5Torr、２価または
３価の場合５×10-5Torr程度である。
能は既に述べたが、この実施例では電子剥離部14にはＦ
2 ガスが所定圧力で供給されており、更に高圧電源13に
よって接地電位に対し＋1000 keVの電圧が印加されてい
るので、ここを通過することにより負イオンは正イオン
に変化し、接地電位の出口電極12によって再度加速され
て電子剥離部から射出される。なお、電子剥離部内のＦ
2 ガスの圧力はＮ2 ガスを使用する場合とほゞ同じで、
注入イオンが１価の場合１〜５×10-5Torr、２価または
３価の場合５×10-5Torr程度である。
【００１８】その後は第２の偏向装置４により所定の質
量と電荷をもつイオンだけが選択され、目的とする基板
(図示せず)に注入される。
量と電荷をもつイオンだけが選択され、目的とする基板
(図示せず)に注入される。
【００１９】
【発明の効果】作用の項で述べたように、Ｆ2 などのハ
ロゲンガスは電子親和力が大であり、本発明ではこれを
注入粒子の電子剥離に用いることにより、イオン源から
引き出されたイオンを歩留まり良く２段階加速すること
を可能ならしめている。その結果、タンデム型のイオン
注入装置或いは方法に於いて、大電流の高エネルギイオ
ン注入が実現し、半導体基板に、より深く或いはより多
くの不純物を短時間に注入することが可能となった。
ロゲンガスは電子親和力が大であり、本発明ではこれを
注入粒子の電子剥離に用いることにより、イオン源から
引き出されたイオンを歩留まり良く２段階加速すること
を可能ならしめている。その結果、タンデム型のイオン
注入装置或いは方法に於いて、大電流の高エネルギイオ
ン注入が実現し、半導体基板に、より深く或いはより多
くの不純物を短時間に注入することが可能となった。
【図１】 本発明の実施例の構成を示す模式図
【図２】 タンデム加速部の構成を示す模式図
１ 負イオン源
２ 偏向装置
３ タンデム加速部
４ 偏向装置
11 引出電極
12 入口電極
13 出口電極
14 電子剥離部
15 高圧電源
Claims (4)
- 【請求項１】 電界によるイオンの加速を複数回行っ
て、選択された荷電粒子を対象物に注入するイオン注入
方法に於いて、 ２段の該加速処理の間に行われる該注入粒子の電子剥離
をハロゲンガス雰囲気中で行うことを特徴とするイオン
注入方法。 - 【請求項２】 請求項１のイオン注入方法に於いて、前
記電子剥離をＦ2 ,Ｃｌ2 又はＢｒ2 中で行う事を特徴
とするイオン注入方法。 - 【請求項３】 イオン源と、質量分析型のイオン偏向装
置と、複数段階にイオンを加速する電界加速装置と、該
加速装置によって加速された負イオン粒子から電子を剥
離し且つ該粒子を正に帯電させる機能を持つ電子剥離部
と、該電子剥離部に於いて正に帯電したイオンを加速す
る電界加速装置とを包含して構成されると共に、 該電子剥離部に一定圧力のハロゲンガスを導入する手段
を備えて成ることを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項４】 請求項３のイオン注入装置であって、該
電子剥離部に一定圧力のＦ2 , Ｃｌ2 又はＢｒ2 を導入
する手段を備えて成る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 |
|---|---|---|---|
| JP3179877A JPH0528955A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | イオン注入方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179877A JPH0528955A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | イオン注入方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528955A true JPH0528955A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16073465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179877A Withdrawn JPH0528955A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | イオン注入方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0528955A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100591748B1 (ko) * | 1999-04-28 | 2006-06-22 | 삼성전자주식회사 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3179877A patent/JPH0528955A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100591748B1 (ko) * | 1999-04-28 | 2006-06-22 | 삼성전자주식회사 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |