JPH07220671A - イオン注入方法 - Google Patents
イオン注入方法Info
- Publication number
- JPH07220671A JPH07220671A JP2610494A JP2610494A JPH07220671A JP H07220671 A JPH07220671 A JP H07220671A JP 2610494 A JP2610494 A JP 2610494A JP 2610494 A JP2610494 A JP 2610494A JP H07220671 A JPH07220671 A JP H07220671A
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- Japan
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- ion beam
- ions
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- ion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不純物の濃度分布の信頼性を確保できる多価
イオンを用いたイオン注入方法を提供する。 【構成】 多価イオン１１からなるイオンビーム１を偏
向電極２１で偏向させることによって走査しながらウエ
ハ３表面に照射する際に、先ず、イオンビーム１の走査
領域１３中に多価イオン１１が荷電変換した変換イオン
１２を分離した分離走査領域１４を形成するように、偏
向電極２１によるイオンビーム１の偏向範囲θ1 〜θ2
を規定する。そして、分離走査領域１４にウエハ３を配
置する。その後、ウエハ３の表面に偏向範囲θ1 〜θ2
で偏向させたイオンビーム１を照射する。これによっ
て、多価イオン１１のみがウエハ３に注入される。
イオンを用いたイオン注入方法を提供する。 【構成】 多価イオン１１からなるイオンビーム１を偏
向電極２１で偏向させることによって走査しながらウエ
ハ３表面に照射する際に、先ず、イオンビーム１の走査
領域１３中に多価イオン１１が荷電変換した変換イオン
１２を分離した分離走査領域１４を形成するように、偏
向電極２１によるイオンビーム１の偏向範囲θ1 〜θ2
を規定する。そして、分離走査領域１４にウエハ３を配
置する。その後、ウエハ３の表面に偏向範囲θ1 〜θ2
で偏向させたイオンビーム１を照射する。これによっ
て、多価イオン１１のみがウエハ３に注入される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入方法に関
し、特には半導体装置の製造工程において半導体基板中
にイオンを注入する方法に関する。
し、特には半導体装置の製造工程において半導体基板中
にイオンを注入する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、半導体基板
に不純物を導入する方法の一つとしてイオン注入法が行
われている。このイオン注入法は、不純物をイオン化し
てなる目的イオンでイオンビームを形成し、このイオン
ビームをウエハ表面に照射することによって当該ウエハ
中に上記目的イオンを注入する方法である。上記イオン
注入方法は、イオンビームの照射位置をウエハの表面に
対して正確に走査させることで、ウエハ面内における不
純物の濃度分布を正確に制御することができる。また、
目的イオンの注入エネルギーを正確に制御することで所
定の深さにイオンが注入されるため、深さ方向の不純物
の導入分布を正確に制御することができる。このため、
上記イオン注入法によって半導体基板中に不純物を導入
する方法は、半導体装置の微細化の進行とって欠くこと
のできない技術になっている。
に不純物を導入する方法の一つとしてイオン注入法が行
われている。このイオン注入法は、不純物をイオン化し
てなる目的イオンでイオンビームを形成し、このイオン
ビームをウエハ表面に照射することによって当該ウエハ
中に上記目的イオンを注入する方法である。上記イオン
注入方法は、イオンビームの照射位置をウエハの表面に
対して正確に走査させることで、ウエハ面内における不
純物の濃度分布を正確に制御することができる。また、
目的イオンの注入エネルギーを正確に制御することで所
定の深さにイオンが注入されるため、深さ方向の不純物
の導入分布を正確に制御することができる。このため、
上記イオン注入法によって半導体基板中に不純物を導入
する方法は、半導体装置の微細化の進行とって欠くこと
のできない技術になっている。
【０００３】さらに近年では、上記イオン注入法によっ
て、半導体基板のより深い位置に直接不純物を導入する
ことが求められている。半導体基板中への不純物の導入
深さは、目的イオンの注入エネルギーによって制御され
るため、上記のように不純物を導入する場合には、目的
イオンを加速管で高速に加速する必要がある。
て、半導体基板のより深い位置に直接不純物を導入する
ことが求められている。半導体基板中への不純物の導入
深さは、目的イオンの注入エネルギーによって制御され
るため、上記のように不純物を導入する場合には、目的
イオンを加速管で高速に加速する必要がある。
【０００４】通常の中電流イオン注入装置を用いて上記
のようにより深い位置に不純物を注入する方法として、
多価イオンを目的イオンとして用いるイオン注入法があ
る。上記中電流イオン注入装置には、２００ｋｅＶ程度
の加速電圧を目的イオンに与えることができる加速管が
備えられている。この装置を用いて上記のイオン注入を
行う方法では、導入する不純物をより価数の高い多価イ
オンにし、この多価イオンを目的イオンとして用いる。
これによって、加速管での目的イオンの加速効果を向上
させて注入エネルギーを高くし、より深い位置に目的イ
オンを注入する。
のようにより深い位置に不純物を注入する方法として、
多価イオンを目的イオンとして用いるイオン注入法があ
る。上記中電流イオン注入装置には、２００ｋｅＶ程度
の加速電圧を目的イオンに与えることができる加速管が
備えられている。この装置を用いて上記のイオン注入を
行う方法では、導入する不純物をより価数の高い多価イ
オンにし、この多価イオンを目的イオンとして用いる。
これによって、加速管での目的イオンの加速効果を向上
させて注入エネルギーを高くし、より深い位置に目的イ
オンを注入する。
【０００５】そして、上記イオン注入方法を行う中電流
イオン注入装置では、加速管で加速したイオンビームを
偏向電極によって偏向させることで、イオンビームの照
射位置をウエハ表面に対して走査している。また、この
中電流イオン注入装置では、浮遊粒子の衝突によって目
的イオンが荷電変換して生成された中性物質をイオンビ
ーム中から分離するために、イオンビームの走査中心を
加速管によるイオンビームの加速方向に対して変位させ
ている。
イオン注入装置では、加速管で加速したイオンビームを
偏向電極によって偏向させることで、イオンビームの照
射位置をウエハ表面に対して走査している。また、この
中電流イオン注入装置では、浮遊粒子の衝突によって目
的イオンが荷電変換して生成された中性物質をイオンビ
ーム中から分離するために、イオンビームの走査中心を
加速管によるイオンビームの加速方向に対して変位させ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記中電流イ
オン注入装置を用いて多価イオンをウエハに注入するイ
オン注入方法には、以下のような課題があった。すなわ
ち、多価イオンに浮遊粒子が衝突した場合には、多価イ
オンは中性物質とこの多価イオンよりも価数の少ない変
換イオンとに荷電変換される。図２に示すように、多価
イオン２０１からなるイオンビーム２０２中に混入して
いる変換イオン２０３は、偏向電極２０４によってイオ
ンビーム２０２と共に偏向される。しかし、多価イオン
２０１よりも価数が小さいために、多価イオン２０１と
比較して偏向されにくい。さらに、上記イオン注入装置
を用いたイオン注入では中性物質を分離するために、イ
オンビーム２０１の走査中心２０５を変位させている。
このため、変換イオン２０３の走査領域２０６は、多価
イオン２０１の走査領域２０７に対してずれを生じてい
る。したがって、ウエハ２０８に注入される変換イオン
２０３は、ウエハ２０８の表面に対して偏った部分にの
み照射され、ウエハ２０８面内における不純物の濃度分
布が偏る。さらに、変換イオン２０３は、多価イオン２
０１より価数が低いために注入エネルギーが低く、注入
深さが浅くなる。したがって、ウエハ２０８面内で深さ
方向の不純物の濃度分布の信頼性が低下する。
オン注入装置を用いて多価イオンをウエハに注入するイ
オン注入方法には、以下のような課題があった。すなわ
ち、多価イオンに浮遊粒子が衝突した場合には、多価イ
オンは中性物質とこの多価イオンよりも価数の少ない変
換イオンとに荷電変換される。図２に示すように、多価
イオン２０１からなるイオンビーム２０２中に混入して
いる変換イオン２０３は、偏向電極２０４によってイオ
ンビーム２０２と共に偏向される。しかし、多価イオン
２０１よりも価数が小さいために、多価イオン２０１と
比較して偏向されにくい。さらに、上記イオン注入装置
を用いたイオン注入では中性物質を分離するために、イ
オンビーム２０１の走査中心２０５を変位させている。
このため、変換イオン２０３の走査領域２０６は、多価
イオン２０１の走査領域２０７に対してずれを生じてい
る。したがって、ウエハ２０８に注入される変換イオン
２０３は、ウエハ２０８の表面に対して偏った部分にの
み照射され、ウエハ２０８面内における不純物の濃度分
布が偏る。さらに、変換イオン２０３は、多価イオン２
０１より価数が低いために注入エネルギーが低く、注入
深さが浅くなる。したがって、ウエハ２０８面内で深さ
方向の不純物の濃度分布の信頼性が低下する。
【０００７】そこで、本発明は、上記の課題を解決する
イオン注入方法を提供することを目的とする。
イオン注入方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、多価イオンからなるイオンビームを偏向
電極で偏向させることによって当該イオンビームを走査
しながらウエハ表面に照射する際に、上記多価イオンの
荷電変換によって上記イオンビーム中に生成されたイオ
ン価数の少ない変換イオンを当該イオンビームから分離
して当該多価イオンのみを上記ウエハに注入する方法で
あり、以下のように行う。先ず、上記イオンビームの走
査領域中に上記変換イオンを分離した分離走査領域を形
成するように、上記偏向電極による当該イオンビームの
偏向範囲を規定する。そして、上記分離走査領域に上記
ウエハを配置する。その後、上記イオンビームを上記イ
オンビームの偏向範囲に偏向させながら、上記ウエハの
表面に当該イオンビームを照射する。
めの本発明は、多価イオンからなるイオンビームを偏向
電極で偏向させることによって当該イオンビームを走査
しながらウエハ表面に照射する際に、上記多価イオンの
荷電変換によって上記イオンビーム中に生成されたイオ
ン価数の少ない変換イオンを当該イオンビームから分離
して当該多価イオンのみを上記ウエハに注入する方法で
あり、以下のように行う。先ず、上記イオンビームの走
査領域中に上記変換イオンを分離した分離走査領域を形
成するように、上記偏向電極による当該イオンビームの
偏向範囲を規定する。そして、上記分離走査領域に上記
ウエハを配置する。その後、上記イオンビームを上記イ
オンビームの偏向範囲に偏向させながら、上記ウエハの
表面に当該イオンビームを照射する。
【０００９】
【作用】上記イオンの注入方法では、イオンビームの走
査領域中に多価イオンのみが走査される分離走査領域を
形成するようにイオンビームの偏向範囲を規定し、この
分離走査領域にウエハを配置してイオン注入を行うの
で、多価イオンのみがウエハに注入される。
査領域中に多価イオンのみが走査される分離走査領域を
形成するようにイオンビームの偏向範囲を規定し、この
分離走査領域にウエハを配置してイオン注入を行うの
で、多価イオンのみがウエハに注入される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１に基づいて説明
する。本実施例は、半導体基板からなるウエハに不純物
を導入するために、中電流イオン注入装置を用いて２価
の原子イオンをウエハに注入する場合を説明する。
する。本実施例は、半導体基板からなるウエハに不純物
を導入するために、中電流イオン注入装置を用いて２価
の原子イオンをウエハに注入する場合を説明する。
【００１１】先ず、イオン源によって導入目的とする不
純物をイオン化した不純物イオンを生成し、引き出し電
極によってこの不純物イオンを引き出す。そして、質量
分析手段及びその後に配置したビームフィルタによっ
て、上記不純物イオンから上記２価の原子イオン（以
下、多価イオンと記す）以外のイオンを分離し、上記多
価イオンからなるイオンビームを形成する。次いで、上
記イオンビームを加速管によって２００ｋｅＶの加速電
圧で加速する。上記までの工程は、イオン注入装置内の
真空度を高レベルに保つことによって、イオンビームへ
の多価イオン以外のイオンの混入を防止しながら行う。
純物をイオン化した不純物イオンを生成し、引き出し電
極によってこの不純物イオンを引き出す。そして、質量
分析手段及びその後に配置したビームフィルタによっ
て、上記不純物イオンから上記２価の原子イオン（以
下、多価イオンと記す）以外のイオンを分離し、上記多
価イオンからなるイオンビームを形成する。次いで、上
記イオンビームを加速管によって２００ｋｅＶの加速電
圧で加速する。上記までの工程は、イオン注入装置内の
真空度を高レベルに保つことによって、イオンビームへ
の多価イオン以外のイオンの混入を防止しながら行う。
【００１２】そして、図１に示すように、上記加速管で
加速されたイオンビーム１を、偏向電極２１，２２でｘ
方向とｙ方向とに偏向させることによって走査させる。
ここで、上記イオンビーム１には、多価イオン１１の他
に変換イオン１２が混入した状態になっている。この変
換イオン１２は、上記加速管を通過した後のイオンビー
ム１に装置内の浮遊粒子が衝突することによって、多価
イオン１１が荷電変換して生じた１価の原子イオンであ
る。
加速されたイオンビーム１を、偏向電極２１，２２でｘ
方向とｙ方向とに偏向させることによって走査させる。
ここで、上記イオンビーム１には、多価イオン１１の他
に変換イオン１２が混入した状態になっている。この変
換イオン１２は、上記加速管を通過した後のイオンビー
ム１に装置内の浮遊粒子が衝突することによって、多価
イオン１１が荷電変換して生じた１価の原子イオンであ
る。
【００１３】上記偏向電極２１，２２によるイオンビー
ムの偏向範囲は、以下のようにして決める。先ず、ｘ方
向の偏向電極２１によるイオンビーム１の偏向範囲θ1
〜θ2 を、イオンビーム１の走査領域１３中にイオンビ
ーム１中から変換イオン１２を分離してなる分離走査領
域１４を形成するように規定する。偏向電極２１で多価
イオン１１からなるイオンビーム１を偏向すると、イオ
ンビーム１中に混入した変換イオン１２も偏向される。
しかし、この変換イオン１２は、多価イオン１１と同質
量であるが１価であるため、上記偏向によるイオンビー
ム１の偏向範囲θ1 〜θ2 に対して変換イオン１２は 1
/2θ1 〜 1/2θ2 の範囲で偏向される。このため、1/2
θ2 〜θ2 までがイオンビームの偏向範囲θ1 〜θ2 に
おける多価イオン１１のみの分離走査領域１４になる。
ムの偏向範囲は、以下のようにして決める。先ず、ｘ方
向の偏向電極２１によるイオンビーム１の偏向範囲θ1
〜θ2 を、イオンビーム１の走査領域１３中にイオンビ
ーム１中から変換イオン１２を分離してなる分離走査領
域１４を形成するように規定する。偏向電極２１で多価
イオン１１からなるイオンビーム１を偏向すると、イオ
ンビーム１中に混入した変換イオン１２も偏向される。
しかし、この変換イオン１２は、多価イオン１１と同質
量であるが１価であるため、上記偏向によるイオンビー
ム１の偏向範囲θ1 〜θ2 に対して変換イオン１２は 1
/2θ1 〜 1/2θ2 の範囲で偏向される。このため、1/2
θ2 〜θ2 までがイオンビームの偏向範囲θ1 〜θ2 に
おける多価イオン１１のみの分離走査領域１４になる。
【００１４】このため、例えば、上記加速管でのイオン
ビーム１の加速方向ｚと直交するｘ−ｙ平面上にウエハ
３を配置し、このウエハ３の全面にイオンビーム１を照
射する場合、上記偏向範囲θ1 〜θ2 は、以下のように
規定される。先ず、偏向範囲の最大値θ2 は、偏向電極
２１の配置位置からｘ−ｙ平面までの距離Ｌとウエハ３
の直径ｒとから、ｒ＜Ｌ( ｔａｎθ2 −ｔａｎ 1/2θ2)
となるように規定される。次に、偏向範囲の最小値θ1
は、上記最大値θ2 を用いてｒ＜Ｌ（ｔａｎθ2 −ｔａ
ｎθ1 ）となるように規定される。
ビーム１の加速方向ｚと直交するｘ−ｙ平面上にウエハ
３を配置し、このウエハ３の全面にイオンビーム１を照
射する場合、上記偏向範囲θ1 〜θ2 は、以下のように
規定される。先ず、偏向範囲の最大値θ2 は、偏向電極
２１の配置位置からｘ−ｙ平面までの距離Ｌとウエハ３
の直径ｒとから、ｒ＜Ｌ( ｔａｎθ2 −ｔａｎ 1/2θ2)
となるように規定される。次に、偏向範囲の最小値θ1
は、上記最大値θ2 を用いてｒ＜Ｌ（ｔａｎθ2 −ｔａ
ｎθ1 ）となるように規定される。
【００１５】また、ｙ方向の偏向電極２２によるイオン
ビーム１の偏向範囲Θ1 〜Θ2 （図示せず）は、例え
ば、ｒ＜１／２ＬｔａｎΘ1 となるΘ1 を規定し、Θ2
＝−Θ1 に規定する。
ビーム１の偏向範囲Θ1 〜Θ2 （図示せず）は、例え
ば、ｒ＜１／２ＬｔａｎΘ1 となるΘ1 を規定し、Θ2
＝−Θ1 に規定する。
【００１６】上記のようにして、イオンビーム１のｘ，
ｙ方向の偏向範囲θ1 〜θ2 ，Θ1〜Θ2 を規定した
後、上記ｘ−ｙ平面上で、ｘ方向の偏向範囲θ1 〜θ2
の走査領域１３中に形成される分離走査領域１４でかつ
ｙ方向の偏向範囲Θ1 〜Θ2 の走査領域にウエハ３の表
面を配置する。
ｙ方向の偏向範囲θ1 〜θ2 ，Θ1〜Θ2 を規定した
後、上記ｘ−ｙ平面上で、ｘ方向の偏向範囲θ1 〜θ2
の走査領域１３中に形成される分離走査領域１４でかつ
ｙ方向の偏向範囲Θ1 〜Θ2 の走査領域にウエハ３の表
面を配置する。
【００１７】そして、偏向電極２１，２２によって、
ｘ，ｙ方向に上記偏向範囲内でイオンビーム１を偏向さ
せながら、ウエハ３の全面にイオンビーム１を照射す
る。
ｘ，ｙ方向に上記偏向範囲内でイオンビーム１を偏向さ
せながら、ウエハ３の全面にイオンビーム１を照射す
る。
【００１８】上記のイオン注入法では、多価イオン１１
からなるイオンビーム１の走査領域１３中に多価イオン
１１のみが走査される分離走査領域１３を形成するよう
にイオンビーム１の偏向範囲θ1 〜θ2 を規定し、上記
分離走査領域１３にウエハ３を配置してイオン注入を行
うので、多価イオン１１のみがウエハ３に注入される。
からなるイオンビーム１の走査領域１３中に多価イオン
１１のみが走査される分離走査領域１３を形成するよう
にイオンビーム１の偏向範囲θ1 〜θ2 を規定し、上記
分離走査領域１３にウエハ３を配置してイオン注入を行
うので、多価イオン１１のみがウエハ３に注入される。
【００１９】尚、上記実施例の実施に際しては、ここで
は図示しないビームマスクを偏向電極２とウエハ３との
間に配置する。このビームマスクは、分離走査領域１４
で照射される多価イオン１２のみを通過させるように開
口部を設け、ビームマスクの偏向電極に向かうマスク面
とイオンビームとの成す角度が鈍角になるように形成配
置されたものである。このビームマスクによって、変換
イオン１２及び中性物質によるウエハ３の汚染を防止し
ながら、多価イオン１１がウエハ３に注入される。
は図示しないビームマスクを偏向電極２とウエハ３との
間に配置する。このビームマスクは、分離走査領域１４
で照射される多価イオン１２のみを通過させるように開
口部を設け、ビームマスクの偏向電極に向かうマスク面
とイオンビームとの成す角度が鈍角になるように形成配
置されたものである。このビームマスクによって、変換
イオン１２及び中性物質によるウエハ３の汚染を防止し
ながら、多価イオン１１がウエハ３に注入される。
【００２０】上記実施例では、中電流のイオン注入装置
を用いて、多価イオンとして２価の原子イオンをウエハ
に注入する場合を説明した。しかし、本発明は上記の場
合に限らず、２価の分子イオンや３価以上の原子イオン
及び分子イオンをウエハに注入する場合にも適用可能で
ある。その際、変換イオンは、１価及び２価になり、偏
向電極による変換イオンの偏向角度は多価イオンの偏向
角度の 1/3及び 2/3になる。
を用いて、多価イオンとして２価の原子イオンをウエハ
に注入する場合を説明した。しかし、本発明は上記の場
合に限らず、２価の分子イオンや３価以上の原子イオン
及び分子イオンをウエハに注入する場合にも適用可能で
ある。その際、変換イオンは、１価及び２価になり、偏
向電極による変換イオンの偏向角度は多価イオンの偏向
角度の 1/3及び 2/3になる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオン注
入方法では、イオンビームの偏向範囲を規定するこによ
って多価イオンからなるイオンビームの走査領域中に多
価イオンのみが走査される分離走査領域を形成し、この
分離走査領域にウエハを配置してイオン注入を行うの
で、多価イオンのみをウエハに注入することが可能にな
る。したがって、ウエハ面内及び深さ方向での不純物の
濃度分布の信頼性を向上させることができる。
入方法では、イオンビームの偏向範囲を規定するこによ
って多価イオンからなるイオンビームの走査領域中に多
価イオンのみが走査される分離走査領域を形成し、この
分離走査領域にウエハを配置してイオン注入を行うの
で、多価イオンのみをウエハに注入することが可能にな
る。したがって、ウエハ面内及び深さ方向での不純物の
濃度分布の信頼性を向上させることができる。
【図１】実施例を説明する模式図である。
【図２】従来例を説明する模式図である。
【符号の説明】 １ イオンビーム ３ ウエハ １１ 多価イオン １２ 変換イオン １３ 走査領域 １４ 分離走査領域 ２１，２２ 偏向電極 θ1 〜θ2 偏向範囲
Claims (1)
- 【請求項１】 多価イオンからなるイオンビームを偏向
電極で偏向させることによって当該イオンビームを走査
しながらウエハ表面に照射する際に、前記多価イオンの
荷電変換によって前記イオンビーム中に生成されたイオ
ン価数の少ない変換イオンを当該イオンビームから分離
して当該多価イオンを前記ウエハに注入する方法であっ
て、 前記多価イオンからなるイオンビームの走査領域中に前
記変換イオンを分離した分離走査領域を形成するよう
に、前記偏向電極による当該イオンビームの偏向範囲を
規定する工程と、 前記分離走査領域に前記ウエハを配置する工程と、 前記イオンビームを前記イオンビームの偏向範囲に偏向
させながら、前記ウエハの表面に当該イオンビームを照
射する工程とからなることを特徴とするイオン注入方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2610494A JPH07220671A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2610494A JPH07220671A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | イオン注入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220671A true JPH07220671A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12184293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2610494A Pending JPH07220671A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07220671A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8558941B2 (en) | 2000-01-26 | 2013-10-15 | Nikon Corporation | Digital camera having trimming and focusing ability |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP2610494A patent/JPH07220671A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8558941B2 (en) | 2000-01-26 | 2013-10-15 | Nikon Corporation | Digital camera having trimming and focusing ability |
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