JPH0574730A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0574730A JPH0574730A JP3232656A JP23265691A JPH0574730A JP H0574730 A JPH0574730 A JP H0574730A JP 3232656 A JP3232656 A JP 3232656A JP 23265691 A JP23265691 A JP 23265691A JP H0574730 A JPH0574730 A JP H0574730A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン注入装置のイオンビームの調整方法に
関し，イオン注入前後に素子の製造又は半導体基板の熱
処理をすることなく，簡易かつ迅速にイオンビームの強
度分布を観察し，調整することにより，イオン注入工程
における素子の静電破壊を防止することを目的とする。 【構成】 走査を停止したイオンビーム又は一方向に走
査したイオンビームを検査用半導体基板に照射する工程
と，イオンビームの照射により検査用半導体基板に生じ
た欠陥の密度分布を，検査用半導体基板表面にレーザ光
を照射しつつ検査用半導体基板表面の光反射率を測定す
ることにより検査用半導体基板表面の欠陥を検出する欠
陥検出手段を用いて観測する工程と，観測された欠陥の
密度分布に基づき，欠陥の密度分布がビーム内で均一と
なるように該イオンビームの強度分布を調整するように
構成する。
関し，イオン注入前後に素子の製造又は半導体基板の熱
処理をすることなく，簡易かつ迅速にイオンビームの強
度分布を観察し，調整することにより，イオン注入工程
における素子の静電破壊を防止することを目的とする。 【構成】 走査を停止したイオンビーム又は一方向に走
査したイオンビームを検査用半導体基板に照射する工程
と，イオンビームの照射により検査用半導体基板に生じ
た欠陥の密度分布を，検査用半導体基板表面にレーザ光
を照射しつつ検査用半導体基板表面の光反射率を測定す
ることにより検査用半導体基板表面の欠陥を検出する欠
陥検出手段を用いて観測する工程と，観測された欠陥の
密度分布に基づき，欠陥の密度分布がビーム内で均一と
なるように該イオンビームの強度分布を調整するように
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法，
特にイオン注入装置のイオンビームの調整方法に関す
る。
特にイオン注入装置のイオンビームの調整方法に関す
る。
【０００２】近年，高イオン密度のイオン注入装置が半
導体装置の製造に用いられるに伴い，イオン注入時に誘
起される半導体基板の帯電による素子破壊が起こり易く
なっている。
導体装置の製造に用いられるに伴い，イオン注入時に誘
起される半導体基板の帯電による素子破壊が起こり易く
なっている。
【０００３】このため，素子破壊の要因となるイオンビ
ームの強度分布を簡便，迅速に測定して，調整する方法
が要求されている。
ームの強度分布を簡便，迅速に測定して，調整する方法
が要求されている。
【０００４】
【従来の技術】従来，イオン注入時にイオンビームによ
り半導体基板に誘起される帯電量の測定は，半導体基板
に近接して設置された静電気量の検知器によりなされて
いた。
り半導体基板に誘起される帯電量の測定は，半導体基板
に近接して設置された静電気量の検知器によりなされて
いた。
【０００５】しかし，これでは半導体基板表面の静電気
量の分布を観測できない。即ち，イオンビームの一部に
強度の強い部分があるため半導体基板表面の一部に局所
的に多量の静電気が帯電しても，これを観測することが
できない。
量の分布を観測できない。即ち，イオンビームの一部に
強度の強い部分があるため半導体基板表面の一部に局所
的に多量の静電気が帯電しても，これを観測することが
できない。
【０００６】このため，一点における検知器の測定に基
づいて帯電を制御する従来の方法では，半導体基板表面
の一部に正電荷による破壊を生ずることがある。また，
電子シャワーにより正電荷を中和するとき，半導体基板
表面の一部に局所的に生じた正電荷の少ない部分が，過
剰な電子により負に帯電して静電気破壊に至ることもあ
る。
づいて帯電を制御する従来の方法では，半導体基板表面
の一部に正電荷による破壊を生ずることがある。また，
電子シャワーにより正電荷を中和するとき，半導体基板
表面の一部に局所的に生じた正電荷の少ない部分が，過
剰な電子により負に帯電して静電気破壊に至ることもあ
る。
【０００７】かかる問題を解決するため，イオンビーム
の強度分布の測定が半導体製造の過程でなされている。
例えば，ＭＯＳ構造のコンデンサを全面に設けた半導体
基板にイオン注入を行い，静電破壊の分布を観察してイ
オンビームの強度分布を知る方法，或いは，不純物を半
導体基板にイオン注入して比抵抗分布からイオンビーム
の強度分布を知る方法がある。
の強度分布の測定が半導体製造の過程でなされている。
例えば，ＭＯＳ構造のコンデンサを全面に設けた半導体
基板にイオン注入を行い，静電破壊の分布を観察してイ
オンビームの強度分布を知る方法，或いは，不純物を半
導体基板にイオン注入して比抵抗分布からイオンビーム
の強度分布を知る方法がある。
【０００８】しかし，これらの方法は，素子形成のため
の工程，又はイオン注入層の活性化のための熱処理を必
要とし，多大の労力と時間とを要する。
の工程，又はイオン注入層の活性化のための熱処理を必
要とし，多大の労力と時間とを要する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に従来の方法
は，イオンビームの強度分布から生ずる半導体基板表面
の帯電量の分布を知ることができないため，局所的な素
子の静電破壊を生ずるという問題がある。
は，イオンビームの強度分布から生ずる半導体基板表面
の帯電量の分布を知ることができないため，局所的な素
子の静電破壊を生ずるという問題がある。
【００１０】また，静電破壊の検出用素子を半導体基板
上に製造して，或いは比抵抗の分布を測定してイオンビ
ームの強度分布を観測する方法は，結果が判明するまで
長時間を必要とするため，長期にわたり半導体装置の製
造が中断され，又は結果が判明するまでの間に製造され
たものは不良となるという問題がある。
上に製造して，或いは比抵抗の分布を測定してイオンビ
ームの強度分布を観測する方法は，結果が判明するまで
長時間を必要とするため，長期にわたり半導体装置の製
造が中断され，又は結果が判明するまでの間に製造され
たものは不良となるという問題がある。
【００１１】本発明の目的は，イオン注入前後に素子の
製造又は半導体基板の熱処理等の処理をすることなく，
簡易かつ迅速にイオンビームの強度分布を観察し，調整
することにより，イオン注入工程における素子の静電破
壊を防止する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
製造又は半導体基板の熱処理等の処理をすることなく，
簡易かつ迅速にイオンビームの強度分布を観察し，調整
することにより，イオン注入工程における素子の静電破
壊を防止する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は，半導体基板へのイオン注入工程において，
走査を停止したイオンビーム又は一方向に走査したイオ
ンビームの何れかを検査用半導体基板に照射する工程
と，該イオンビームの照射により該検査用半導体基板に
生じた欠陥の密度分布を，該検査用半導体基板表面にレ
ーザ光を照射しつつ該検査用半導体基板表面の光反射率
を測定することにより該検査用半導体基板表面の欠陥を
検出する欠陥検出手段（以下サーマルウエーブ欠陥検出
装置という。）を用いて観測する工程と，観測された該
欠陥の密度分布に基づき，該欠陥の密度分布がビーム内
で均一となるように該イオンビームの強度分布を調整す
る工程とを有することを特徴として構成される。
に本発明は，半導体基板へのイオン注入工程において，
走査を停止したイオンビーム又は一方向に走査したイオ
ンビームの何れかを検査用半導体基板に照射する工程
と，該イオンビームの照射により該検査用半導体基板に
生じた欠陥の密度分布を，該検査用半導体基板表面にレ
ーザ光を照射しつつ該検査用半導体基板表面の光反射率
を測定することにより該検査用半導体基板表面の欠陥を
検出する欠陥検出手段（以下サーマルウエーブ欠陥検出
装置という。）を用いて観測する工程と，観測された該
欠陥の密度分布に基づき，該欠陥の密度分布がビーム内
で均一となるように該イオンビームの強度分布を調整す
る工程とを有することを特徴として構成される。
【００１３】
【作用】前述したように，半導体基板上に形成される素
子の静電破壊は，イオンビームの強度分布を均一にし
て，半導体基板表面に局所的に正電荷の過多又は過少な
部分の発生を防止することにより，回避することができ
る。
子の静電破壊は，イオンビームの強度分布を均一にし
て，半導体基板表面に局所的に正電荷の過多又は過少な
部分の発生を防止することにより，回避することができ
る。
【００１４】本発明の構成では，イオンビームの強度分
布の測定は，検査用半導体基板表面に静止したイオンビ
ーム又は一方向に走査したイオンビームを照射して発生
した欠陥の密度分布をサーマルウエーブ欠陥検出装置に
より測定し，その欠陥密度の測定値を，予め準備された
欠陥密度とイオンビーム強度とを対比するグラフ，数表
等からイオンビーム強度に換算してなされる。
布の測定は，検査用半導体基板表面に静止したイオンビ
ーム又は一方向に走査したイオンビームを照射して発生
した欠陥の密度分布をサーマルウエーブ欠陥検出装置に
より測定し，その欠陥密度の測定値を，予め準備された
欠陥密度とイオンビーム強度とを対比するグラフ，数表
等からイオンビーム強度に換算してなされる。
【００１５】ここでサーマルウエーブ欠陥検出装置は，
レーザ光照射により発生するサーマルウエーブ及びエレ
クトロンホールプラズマウエーブの減衰特性をプルーブ
レーザ光の反射率の変化から測定するもので，半導体中
の電気的特性及び熱的特性，ひいては半導体中の欠陥を
検出することができ，通常，半導体基板の研磨，イオン
注入，ドライエッチングにより生ずる欠陥の検査に使用
されている。
レーザ光照射により発生するサーマルウエーブ及びエレ
クトロンホールプラズマウエーブの減衰特性をプルーブ
レーザ光の反射率の変化から測定するもので，半導体中
の電気的特性及び熱的特性，ひいては半導体中の欠陥を
検出することができ，通常，半導体基板の研磨，イオン
注入，ドライエッチングにより生ずる欠陥の検査に使用
されている。
【００１６】この構成において，検査用半導体基板は通
常の研磨された基板でよく，イオン注入前に特別の処理
をする必要はない。また，イオン注入した基板を測定前
に処理する必要は全くない。
常の研磨された基板でよく，イオン注入前に特別の処理
をする必要はない。また，イオン注入した基板を測定前
に処理する必要は全くない。
【００１７】従って，イオン注入した基板を即時に測定
に供することができるから，準備工程は省略され，測定
までの準備期間は著しく短縮される。サーマルウエーブ
欠陥検出装置によると，基板表面の一点における欠陥密
度の測定は例えば５分間で行われ，直径１２．５ｃｍの
基板面内の分布は例えば１３分間で測定される。
に供することができるから，準備工程は省略され，測定
までの準備期間は著しく短縮される。サーマルウエーブ
欠陥検出装置によると，基板表面の一点における欠陥密
度の測定は例えば５分間で行われ，直径１２．５ｃｍの
基板面内の分布は例えば１３分間で測定される。
【００１８】従来の方法では，かかる分布の測定には熱
処理等のために数時間を必要とするのと較べ，本発明で
は測定時間が格段に短縮されている。この様に本発明で
は，イオンビームの強度分布を短時間に観測できるの
で，イオンビームを均一に調整することが迅速にできる
のである。
処理等のために数時間を必要とするのと較べ，本発明で
は測定時間が格段に短縮されている。この様に本発明で
は，イオンビームの強度分布を短時間に観測できるの
で，イオンビームを均一に調整することが迅速にできる
のである。
【００１９】さらに，一方向にイオンビームを走査して
イオン注入をし，検査用半導体基板の走査方向と直交す
る直径に沿う欠陥密度を測定することにより，局所的な
イオンビーム強度の強弱の有無を知ることができる。
イオン注入をし，検査用半導体基板の走査方向と直交す
る直径に沿う欠陥密度を測定することにより，局所的な
イオンビーム強度の強弱の有無を知ることができる。
【００２０】この方法によると，基板の直径に沿う分布
の測定でよく面内分布を測定しないから測定時間を更に
短縮することができる。なお，イオンビーム強度と欠陥
密度との関係が線型であることが測定上便利であるか
ら，かかる範囲の欠陥密度を生ずるようにイオン注入時
間を選定することが望ましい。
の測定でよく面内分布を測定しないから測定時間を更に
短縮することができる。なお，イオンビーム強度と欠陥
密度との関係が線型であることが測定上便利であるか
ら，かかる範囲の欠陥密度を生ずるようにイオン注入時
間を選定することが望ましい。
【００２１】さらに，素子をもちいる従来法では，微小
部分のビーム強度の測定には小さな素子を用いて測定し
なければならず，測定精度が劣化するのであるが，本発
明では，微小面積の欠陥密度をも精密に測定できるの
で，測定精度を損なうことなくイオンビームの微小部分
の強度分布を精密に測定できる。
部分のビーム強度の測定には小さな素子を用いて測定し
なければならず，測定精度が劣化するのであるが，本発
明では，微小面積の欠陥密度をも精密に測定できるの
で，測定精度を損なうことなくイオンビームの微小部分
の強度分布を精密に測定できる。
【００２２】
【実施例】本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施例説明図であり，静止したイオンビ
ームを照射した検査用半導体基板の欠陥密度分布をサー
マルウエーブ欠陥検出装置により観測した結果を表して
いる。
図１は本発明の実施例説明図であり，静止したイオンビ
ームを照射した検査用半導体基板の欠陥密度分布をサー
マルウエーブ欠陥検出装置により観測した結果を表して
いる。
【００２３】検査用半導体基板は，直径１２．５ｃｍの
研磨されたシリコン基板を過酸化水素を加えたアンモニ
ア水により処理して用いた。イオン注入条件は，イオン
種ＢＦ2 + 加速電圧６０ｋｅＶ，ビーム電流４ｍＡ，注
入時間３秒であり，このときイオン注入量と欠陥密度と
は実質的に線型の関係にある。
研磨されたシリコン基板を過酸化水素を加えたアンモニ
ア水により処理して用いた。イオン注入条件は，イオン
種ＢＦ2 + 加速電圧６０ｋｅＶ，ビーム電流４ｍＡ，注
入時間３秒であり，このときイオン注入量と欠陥密度と
は実質的に線型の関係にある。
【００２４】図１（ａ）〜（ｃ）は，イオン注入装置の
ビーム発生部を異なる３の設定状態に調整してイオンビ
ームを照射した場合の欠陥密度分布である。（ａ），
（ｂ），（ｃ）の順序でイオンビームの強度の平坦な部
分が広くなり，かつ局所的な強弱の程度が小さくなるこ
とが明瞭に観測されている。
ビーム発生部を異なる３の設定状態に調整してイオンビ
ームを照射した場合の欠陥密度分布である。（ａ），
（ｂ），（ｃ）の順序でイオンビームの強度の平坦な部
分が広くなり，かつ局所的な強弱の程度が小さくなるこ
とが明瞭に観測されている。
【００２５】図１（ｂ）は，図１（ａ）に示されるイオ
ンビームの強度分布の観測結果に基づき，イオン注入装
置のイオン分析部の内部にありビームの発散を抑制する
ための電極の電圧を低下し，かつ負電圧を加えてイオン
を引き出す引出し電極と引出し電極の後方に位置してビ
ームの発散を抑制する接地電極との距離を短くした場合
のビームの強度分布を表している。
ンビームの強度分布の観測結果に基づき，イオン注入装
置のイオン分析部の内部にありビームの発散を抑制する
ための電極の電圧を低下し，かつ負電圧を加えてイオン
を引き出す引出し電極と引出し電極の後方に位置してビ
ームの発散を抑制する接地電極との距離を短くした場合
のビームの強度分布を表している。
【００２６】次いで，図１（ｂ）の観測結果に基づき，
引出し電極の後方，イオン分析部の直後に位置する加速
管内に，ビーム発散抑制のために設置されている電極に
電圧を印加した結果が，図１（ｃ）に示すビームの強度
分布である。
引出し電極の後方，イオン分析部の直後に位置する加速
管内に，ビーム発散抑制のために設置されている電極に
電圧を印加した結果が，図１（ｃ）に示すビームの強度
分布である。
【００２７】本発明では，かかる如くビーム強度分布を
観測したのち，これに応じてイオン注入装置の状態を調
整し，その結果をさらに確認するという一連の工程を迅
速，かつ確実に行うことができる。
観測したのち，これに応じてイオン注入装置の状態を調
整し，その結果をさらに確認するという一連の工程を迅
速，かつ確実に行うことができる。
【００２８】例えば，本実施例では，かかる３回の調整
とその結果を観測するのに略１時間を要した。これは，
同様の調整，観測を従来の方法で行うとき必要であった
時間，比抵抗分布の測定による２４時間，検出用素子に
よる６日間と較べ，著しく短縮されている。
とその結果を観測するのに略１時間を要した。これは，
同様の調整，観測を従来の方法で行うとき必要であった
時間，比抵抗分布の測定による２４時間，検出用素子に
よる６日間と較べ，著しく短縮されている。
【００２９】図２は本発明の実施例効果説明図であり，
異なる設定状態のイオンビームを走査する通常の方法に
よりイオン注入をした場合の，基板上に製造された素子
の内で静電破壊しなかった素子の割合を表している。
異なる設定状態のイオンビームを走査する通常の方法に
よりイオン注入をした場合の，基板上に製造された素子
の内で静電破壊しなかった素子の割合を表している。
【００３０】素子は，基板上に熱酸化膜を挟みポリシリ
コン電極を設け，素子の周囲にガードリングをイオン注
入で形成したＭＯＳダイオードである。図２中，イは電
極面積がロの１００倍の大きさをもつＭＯＳダイオード
についての結果であり，（ａ）及び（ｃ）はそれぞれ図
１（ａ），（ｃ）に示すイオンビームの設定状態でイオ
ン注入したものである。
コン電極を設け，素子の周囲にガードリングをイオン注
入で形成したＭＯＳダイオードである。図２中，イは電
極面積がロの１００倍の大きさをもつＭＯＳダイオード
についての結果であり，（ａ）及び（ｃ）はそれぞれ図
１（ａ），（ｃ）に示すイオンビームの設定状態でイオ
ン注入したものである。
【００３１】図２から，欠陥密度分布が平坦な（ｃ）で
は静電破壊が少ないことが明らかである。これは，欠陥
密度の分布が静電破壊の分布と対応していることを示し
ており，さらには欠陥密度分布がビーム強度分布と対応
することを明らかにしている。
は静電破壊が少ないことが明らかである。これは，欠陥
密度の分布が静電破壊の分布と対応していることを示し
ており，さらには欠陥密度分布がビーム強度分布と対応
することを明らかにしている。
【００３２】このため，ビームを欠陥密度分布が均一に
なるように調整することで，静電破壊を防止することが
できるのである。図３は本発明の他の実施例説明図であ
り，シリコンからなる検査用半導体基板を一方向に走査
してイオン注入した検査用半導体基板表面の欠陥密度分
布を表している。
なるように調整することで，静電破壊を防止することが
できるのである。図３は本発明の他の実施例説明図であ
り，シリコンからなる検査用半導体基板を一方向に走査
してイオン注入した検査用半導体基板表面の欠陥密度分
布を表している。
【００３３】図３（ａ）は，ＡＢに垂直方向に走査した
シリコン基板にイオン注入した場合の欠陥密度分布を，
サーマルウエーブ欠陥検出装置を用いて観察したもので
ある。
シリコン基板にイオン注入した場合の欠陥密度分布を，
サーマルウエーブ欠陥検出装置を用いて観察したもので
ある。
【００３４】図３（ｂ）はサーマルウエーブ欠陥検出装
置を用いて観察された，図３（ａ）中に示す直線ＡＢ上
の欠陥密度である。直線上の欠陥密度分布の測定のみ
で，局所的にイオンビーム強度の強い部分が存在するこ
とが明確に判明されている。
置を用いて観察された，図３（ａ）中に示す直線ＡＢ上
の欠陥密度である。直線上の欠陥密度分布の測定のみ
で，局所的にイオンビーム強度の強い部分が存在するこ
とが明確に判明されている。
【００３５】ついで，この高強度の部分が消失するまで
イオンビームの設定状態を調整したのち，半導体装置の
製造のためのイオン注入の行う。上記本発明の他の実施
例では，極めて迅速，簡便にイオンビームの調整をする
ことができる。
イオンビームの設定状態を調整したのち，半導体装置の
製造のためのイオン注入の行う。上記本発明の他の実施
例では，極めて迅速，簡便にイオンビームの調整をする
ことができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば，イオンビームの強度分
布を，イオン注入された半導体基板の欠陥密度分布とし
て，半導体基板を処理せずにかつ短時間で測定すること
ができるから，迅速にイオンビーム分布を調整して素子
の静電破壊を回避することができ，半導体装置の性能向
上に寄与するところが大きい。
布を，イオン注入された半導体基板の欠陥密度分布とし
て，半導体基板を処理せずにかつ短時間で測定すること
ができるから，迅速にイオンビーム分布を調整して素子
の静電破壊を回避することができ，半導体装置の性能向
上に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明の実施例説明図
【図２】 本発明の実施例効果説明図
【図３】 本発明の他の実施例説明図
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板へのイオン注入工程におい
て， 走査を停止したイオンビーム又は一方向に走査したイオ
ンビームの何れかを検査用半導体基板に照射する工程
と， 該イオンビームの照射により該検査用半導体基板に生じ
た欠陥の密度分布を，該検査用半導体基板表面にレーザ
光を照射しつつ該検査用半導体基板表面の光反射率を測
定することにより該検査用半導体基板表面の欠陥を検出
する欠陥検出手段を用いて観測する工程と， 観測された該欠陥の密度分布に基づき，該欠陥の密度分
布がビーム内で均一となるように該イオンビームの強度
分布を調整する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232656A JPH0574730A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232656A JPH0574730A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574730A true JPH0574730A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16942726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232656A Withdrawn JPH0574730A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0574730A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512005B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-09-02 | 삼성전자주식회사 | 이온주입된 웨이퍼의 오염 탐지 방법 및 장치 |
| WO2005083740A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Applied Materials, Inc. | Characterizing an electron beam treatment apparatus |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232656A patent/JPH0574730A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512005B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-09-02 | 삼성전자주식회사 | 이온주입된 웨이퍼의 오염 탐지 방법 및 장치 |
| WO2005083740A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Applied Materials, Inc. | Characterizing an electron beam treatment apparatus |
| US7045798B2 (en) | 2004-02-20 | 2006-05-16 | Applied Materials, Inc. | Characterizing an electron beam treatment apparatus |
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