JPH0637163A - イオン注入評価法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン注入の評価に対してのチャネリングに
よる影響をなくし、その評価のために拡散炉や洗浄層の
如き設備費の高い装置を使用する必要性をなくし、更に
評価に要する時間の短縮を図ってリアルタイム性を高め
る。 【構成】 半導体ウェハの表面部をアモルファス化し、
該半導体ウェハの表面に評価対象のイオン注入を行い、
該半導体ウェハに対してアニールし、半導体ウェハ表面
のシート抵抗を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入評価法、特
に処理数が少なく必要な設備が少なく、評価に要する時
間の短かい低コストのイオン注入評価法に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電型不純物のイオン注入する場合、イ
オン注入が所望どおりに行われるか否かの技術評価が必
要である。また、イオン注入装置の性能等を技術評価す
るためにもイオン注入の技術評価が不可欠である。

【０００３】従来の導電型不純物イオン注入の技術評価
は、単結晶半導体ウェハをイオン注入評価用として１枚
乃至適宜数枚用意し、該半導体ウェハの表面部を加熱酸
化し、そして、評価対象イオン注入を、注入角度がある
限界値以上になるようにビーム入射角を傾斜させて行
い、その後、アニールし、次に加熱酸化された半導体ウ
ェハの表面部を除去し、しかる後、その半導体ウェハ表
面のシート抵抗を測定し、測定値からイオン注入に対す
る評価をするという方法である。

【０００４】ところで、従来において、評価対象のイオ
ン注入の前に半導体ウェハの表面部を行い、イオン注入
角度がある限界値以上になるようにビーム入射角を傾斜
させるのは、イオン注入の評価がチャネリング効果によ
って影響されることを避けるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のイオ
ン注入評価法には下記の問題点があった。先ず第１に、
従来のイオン注入評価法によれば、チャネリング防止の
ために熱酸化膜を形成する必要があるので、拡散炉を必
要とし、また、イオン注入後シート抵抗測定前にその熱
酸化膜を除去するために洗浄槽を必要とする。即ち、多
額の設備費の設備をイオン注入の評価のために使用しな
ければならない。これは、拡散炉、洗浄槽の生産能力の
低下につながる。

【０００６】第２に、従来のイオン注入評価法によれ
ば、チャネリング防止のために熱酸化膜を形成する必要
があるうえ、評価対象となるイオン注入の終了後酸化膜
を除去する等、処理数が多くなり、評価工程の開始後、
評価結果が出るまでに例えば１週間というきわめて長い
時間がかかる。即ち、イオン注入装置の異常検知にはリ
アルタイム性が要求されるがその要求に全く応えること
ができない。特に、処理能力の高い静電スキャン方式中
電流イオン注入装置の場合には、処理能力の高い分、技
術評価のリアルタイム性がきわめて重要であるが、リア
ルタイム性を得ることが不可能であった。第３に、半導
体ウェハの表面部に酸化膜を形成してもイオン注入にお
けるイオン種、注入エネルギー、注入角度によってチャ
ネリング効果が影響を受けることを充分には抑えきれな
かった。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、イオン注入の評価にあたってのチャ
ネリングによる影響をなくし、拡散炉や洗浄槽の如き設
備費の高い装置を使用する必要性をなくし、更に評価に
要する時間の短縮を図ってリアルタイム性を高めること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のイオン注入評
価法は、半導体ウェハの表面部のアモルファス化し、該
半導体ウェハの表面に評価対象のイオン注入を行い、該
半導体ウェハに対してアニールし、半導体ウェハ表面の
シート抵抗を測定することを特徴とする。請求項２のイ
オン注入評価法は、半導体ウェハの表面部のアモルファ
ス化を導電型不純物のイオン注入により行うことを特徴
とする。

【０００９】請求項３のイオン注入評価法は、アモルフ
ァス化のためにイオン注入する導電型不純物が評価対象
イオン注入導電型不純物と同じ導電型であることを特徴
とする。請求項４のイオン注入評価法は、アニール処理
をランプアニールにより行うことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１のイオン注入評価法によれば、チャネ
リングによる影響の防止を半導体ウェハ表面部のアモル
ファス化により行うことができるので、拡散炉、洗浄槽
を必要としない。そして、半導体ウェハ表面部のアモル
ファス化は短時間で行うことができ、しかもアモルファ
ス化した半導体ウェハ表面部を除去しなくてもシート抵
抗の測定ができるので、半導体ウェハ表面部除去工程が
不要である。

【００１１】従って、評価に要する時間を著しく短縮す
ることができ、リアルタイム性を高めることができる。
また、半導体ウェハの表面部がアモルファス化している
ので、イオン注入におけるチャネリングを有効に防止す
ることができ、イオン注入の技術評価のチャネリングに
よる影響を防止することができる。

【００１２】請求項２のイオン注入評価法によれば、半
導体ウェハの表面部のアモルファス化を導電型不純物の
イオン注入により行うので、その導電型を適宜に選ぶこ
とにより評価の感度を高くすることが可能となる。請求
項３のイオン注入評価法によれば、アモルファス化イオ
ン注入導電型不純物が評価対象イオン注入導電型不純物
と同じ導電型なので、低ドーズ量のイオン注入の評価感
度を高めることができる。請求項４のイオン注入評価法
によれば、イオン注入導電型不純物の活性化をランプア
ニールにより行うことにより、より迅速にイオン注入の
評価を行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明イオン注入評価法を図示実施例
に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｅ）は本発
明イオン注入評価法の一つの実施例を工程順に示す断面
図である。 （Ａ）先ず、図１（Ａ）に示すようにベア半導体ウェハ
１を用意する。 （Ｂ）次に、ベア半導体ウェハ１の表面部を図１（Ｂ）
に示すように例えばアルゴンイオンＡｒ⁺ を打込むこと
によりアモルファス層２を形成する。 尚、図１（Ｂ）に示すアモルファス層２の形成を終えた
半導体ウェハ１を多数枚イオン注入評価用として予め用
意しておき、必要に応じて少しずつイオン注入評価に使
用してゆくようにすることができる。

【００１４】（Ｃ）次に、評価対象となるイオン注入装
置によって所定の条件で図１（Ｃ）に示すように導電型
不純物のイオン注入を行う。３はそのイオン注入により
形成されたイオン注入層である。 （Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、ランプアニール
によりイオン注入された導電型不純物の活性化を行う。

【００１５】このランプアニールは、図２に示すよう
に、例えば１０００℃の温度で３０秒間加熱用ランプを
点灯することにより行う。 （Ｅ）その後、図１（Ｅ）に示すように、半導体ウェハ
１の表面のシート抵抗を測定する。そして、この測定値
から導電型不純物のドーズ量を測定し、それによってイ
オン注入の評価ができる。

【００１６】図３は本イオン注入評価法における導電型
不純物のドーズ量とシート抵抗の関係図であり、図４は
従来例（半導体ウェハの表面部に絶縁膜を形成してチャ
ネリング防止を行い、導電型不純物の活性化のためのア
ニールをファーネスアニールにより行った場合）におけ
る導電型不純物のドーズ量とシート抵抗の関係図であ
る。この図３と図４との比較から明らかなように、従来
の場合のモニター感度は３９［（Ω／口）／１Ｅ１３ｃ
ｍ^-2］であるのに対して本発明の場合のそれは８２
［（Ω／口）／１Ｅ１３ｃｍ^-2］であり、本発明の方が
従来よりもモニター感度が２倍程度高い。

【００１７】このような、図１（Ａ）乃至（Ｅ）に示す
イオン注入評価法によれば、チャネリングによる影響の
防止を半導体ウェハ表面部のアモルファス化により行う
ことができるので、拡散炉、洗浄槽を必要としない。そ
して、半導体ウェハ表面部のアモルファス化は短時間で
行うことができ、しかもアモルファス化した半導体ウェ
ハ表面部を除去しなくてもシート抵抗の測定ができるの
で、半導体ウェハ表面部除去工程が不要である。従っ
て、評価に要する時間を著しく短縮することができ、リ
アルタイム性を高めることができる。

【００１８】具体的には、従来評価に必要であった１週
間の時間を、本イオン注入評価法によれば２０分間に短
縮することができ、リアルタイム性を顕著に高くするこ
とができる。また、半導体ウェハの表面部がアモルファ
スしているので、イオン注入におけるチャネリングを有
効に防止することができ、イオン注入の技術評価のチャ
ネリングによる影響を防止することができる。

【００１９】ところで、上記実施例においては、ベア半
導体ウェハ１の表面部のアモルファス化を中電流イオン
注入装置によってアルゴンイオンＡｒ⁺ のイオン注入に
より行っていたが、導電型不純物のイオン注入により行
うようにしても良い。そして、このようにすると、図１
に示したイオン注入評価法では得られない効果を奏する
ことができる。即ち、評価対象となるイオン注入の導電
型不純物のドーズ量が少なく、従って、ドーズ量の変化
によるシート抵抗の変化が小さい場合、当然にモニター
感度が低くなる。しかるに、アモルファス化を評価対象
となるイオン注入の導電型不純物と同じ導電型の不純物
のイオン注入により行えば、ドーズ量が多くなり、モニ
ター感度を高くすることが可能になる。

【００２０】勿論、評価対象となるイオン注入の導電型
不純物のドーズ量が多いとシート抵抗が略飽和し、従っ
て、ドーズ量の変化によるシート抵抗の変化が小さくな
る場合もある。この場合は評価対象となるイオン注入の
導電型不純物と逆導電型の不純物をイオン注入すること
によりアモルファス化をするようにすると良い。なぜな
らば、アモルファス化イオン注入によって不純物濃度が
低くなるから、シート抵抗が飽和するのを避けて導電型
不純物のドーズ量の変化に対するシート抵抗の変化の割
合、即ちモニター感度を高めることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１のイオン注入評価法は、半導体
ウェハの表面部をアモルファス化し、該半導体ウェハの
表面に評価対象のイオン注入を行い、該半導体ウェハに
対してアニールし、該半導体ウェハ表面のシート抵抗を
測定することを特徴とするものである。従って、請求項
１のイオン注入評価法によれば、チャネリングによる影
響の防止を半導体ウェハ表面部のアモルファス化により
行うことができるので、酸化膜形成用拡散炉、酸化膜除
去用洗浄槽を必要としない。

【００２２】そして、半導体ウェハ表面部のアモルファ
ス化は短時間で行うことができ、しかもアモルファス化
した半導体ウェハ表面部を除去しなくてもシート抵抗の
測定ができるので、半導体ウェハ表面部除去工程が不要
である。従って、評価に要する時間を著しく短縮するこ
とができ、リアルタイム性を高めることができる。ま
た、半導体ウェハの表面部がアモルファスしているの
で、イオン注入におけるチャネリングを有効に防止する
ことができ、イオン注入の技術評価のチャネリングによ
る影響を防止することができる。

【００２３】請求項２のイオン注入評価法は、半導体ウ
ェハの表面部のアモルファス化を導電型不純物のイオン
注入により行うことを特徴とするものである。従って、
請求項２のイオン注入評価法によれば、半導体ウェハの
表面部のアモルファス化を導電型不純物のイオン注入に
より行うので、その導電型を適宜に選ぶことにより評価
の感度を高くすることが可能となる。

【００２４】請求項３のイオン注入評価法は、アモルフ
ァス化のためにイオン注入する導電型不純物が評価対象
イオン注入導電型不純物と同じ導電型であることを特徴
とするものである。従って、請求項３のイオン注入評価
法によれば、アモルファス化イオン注入導電型不純物が
評価対象イオン注入導電型不純物と同じ導電型なので、
低ドーズ量のイオン注入の感度を高めることができる。

【００２５】請求項４のイオン注入評価法は、アニール
処理をランプアニールにより行うことを特徴とするもの
である。従って、請求項４のイオン注入評価法によれ
ば、イオン注入導電型不純物の活性化をランプアニール
により行うことにより、より迅速にイオン注入の評価を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明イオン注入評価法の
一つの実施例を工程順に示す断面図である。

【図２】上記実施例におけるアニール（ＲＴＡ）を示す
タイムチャートである。

【図３】本発明におけるドーズ量・シート抵抗関係図で
ある。

【図４】従来例におけるドーズ量・シート抵抗関係図で
ある。

【符号の説明】

１ ベア半導体ウェハ ２ アモルファス化層 ３ イオン注入層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの表面部をアモルファス化
   し、 上記半導体ウェハの表面に対して評価対象のイオン注入
   を行い、 上記半導体ウェハに対してアニール処理を施し、 その後、上記半導体ウェハ表面のシート抵抗を測定する
   ことを特徴とするイオン注入評価法
2. 【請求項２】 半導体ウェハの表面部のアモルファス化
   を導電型不純物のイオン注入により行うことを特徴とす
   る請求項１記載のイオン注入評価法
3. 【請求項３】 アモルファス化のためにイオン注入する
   導電型不純物が評価対象イオン注入導電型不純物と同じ
   導電型であることを特徴とする請求項２記載のイオン注
   入評価法
4. 【請求項４】 アニール処理をランプアニールにより行
   うことを特徴とする請求項１、２又は３記載のイオン注
   入評価法