JPH0787087B2 - Ion implanter - Google Patents

Ion implanter

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JPH0787087B2
JPH0787087B2 JP27262489A JP27262489A JPH0787087B2 JP H0787087 B2 JPH0787087 B2 JP H0787087B2 JP 27262489 A JP27262489 A JP 27262489A JP 27262489 A JP27262489 A JP 27262489A JP H0787087 B2 JPH0787087 B2 JP H0787087B2
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wafer
ion
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武夫 村岸
信太郎 松田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハに不純物イオンを注入する装置
に関するものである。
The present invention relates to an apparatus for implanting impurity ions into a semiconductor wafer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体ウェハに不純物層を形成する方法として、イオン
注入法がある。第3図はイオン注入に用いられるイオン
注入装置、例えばメカニカルスキャン方式のイオン注入
装置を示す概略図である。第4図はこのイオン注入装置
における要部のディスクを示す部分平面図、第5図は第
4図のV−V線断面図である。
There is an ion implantation method as a method of forming an impurity layer on a semiconductor wafer. FIG. 3 is a schematic view showing an ion implantation apparatus used for ion implantation, for example, a mechanical scan type ion implantation apparatus. FIG. 4 is a partial plan view showing a disk of an essential part of this ion implantation apparatus, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.

第3図〜第5図において、1はイオンを生成するイオン
源、2はイオン源1の前方に配置され、必要なイオンを
取り出す質量分析マグネット、3は質量分析マグネット
2の前方に配置され、回転および並進可能な導電体より
成るディスク、4はイオン源1より出射されるイオンビ
ーム、5はディスク3上に載置される被処理体となる半
導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」という)、6はディ
スク3に取り付けられ、開閉自由であって、ウェハ5を
固定するクランプである。
In FIGS. 3 to 5, 1 is an ion source for generating ions, 2 is arranged in front of the ion source 1, and a mass analysis magnet 3 for extracting necessary ions is arranged in front of the mass analysis magnet 2. A disk made of a rotatable and translatable conductor, 4 is an ion beam emitted from the ion source 1, and 5 is a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as a "wafer") to be processed, which is placed on the disk 3. Reference numeral 6 is a clamp which is attached to the disk 3 and which can be opened and closed freely and which fixes the wafer 5.

このように構成されたイオン注入装置を用いてウェハ5
に、次のようにしてイオン注入が行なわれる。まず、イ
オン源1より所定状態に設定されたイオンビーム4が出
射される。この時、イオンビーム4は質量分析マグネッ
ト2とディスク3との間に設けられたビームストッパに
より遮蔽されている。次に、ウェハ5がディスク3に移
送されてきて、所定位置に載置される。次いで、開状態
となっていたクランプ6が閉状態となり、各ウェハ5を
固定する。次に、初期位置にあったディスク3が所定回
転数で回転し、並進運動が行なわれる。ここで、ビーム
ストッパが開状態となり、イオンビーム4がウェハ5に
入射される。このイオンビーム4はイオン源1より引き
出され、質量分析マグネット2により所望の不純物イオ
ンが取り出されて、ウェハ5に入射される。ディスク3
を回転させながら、同時に並進運動をさせて、複数のウ
ェハ5の全面にイオン注入が行なわれる。この時、イオ
ン注入装置内は10-7Torrオーダの高真空状態に保たれて
いる。
The wafer 5 is manufactured by using the ion implantation apparatus configured as described above.
Then, ion implantation is performed as follows. First, the ion beam 4 set in a predetermined state is emitted from the ion source 1. At this time, the ion beam 4 is shielded by a beam stopper provided between the mass analysis magnet 2 and the disk 3. Next, the wafer 5 is transferred to the disk 3 and placed at a predetermined position. Then, the clamp 6 which has been in the open state is brought into the closed state, and each wafer 5 is fixed. Next, the disk 3 in the initial position rotates at a predetermined rotation speed, and translational movement is performed. Here, the beam stopper is opened, and the ion beam 4 is incident on the wafer 5. The ion beam 4 is extracted from the ion source 1, desired impurity ions are extracted by the mass analysis magnet 2, and are incident on the wafer 5. Disk 3
While simultaneously rotating, the translational motion is simultaneously performed, and the ion implantation is performed on the entire surfaces of the plurality of wafers 5. At this time, the inside of the ion implanter is kept in a high vacuum state of the order of 10 −7 Torr.

ところで、このイオン注入が行なわれる際、すなわちウ
ェハ5上には素子が形成されている場合が多い。その一
例を第6図に示す。同図においては、ウェハ5がP形基
板で、この基板の表面上に厚いフィールド酸化膜7が形
成され、これらのフィールド酸化膜7に挟まれた領域の
活性領域の一部にゲート酸化膜の薄い酸化膜8が形成さ
れ、この上にゲート電極9が形成されている。また、ウ
ェハ5の裏面には酸化膜10、側面には側面酸化膜11が形
成されている。この状態でウェハ5上にイオンビーム4
を注入し、N形のソース・ドレインを形成する。
By the way, in many cases, elements are formed when the ion implantation is performed, that is, on the wafer 5. An example thereof is shown in FIG. In the figure, the wafer 5 is a P-type substrate, a thick field oxide film 7 is formed on the surface of the substrate, and a gate oxide film is formed in a part of the active region sandwiched by these field oxide films 7. A thin oxide film 8 is formed, and a gate electrode 9 is formed thereon. An oxide film 10 is formed on the back surface of the wafer 5, and a side surface oxide film 11 is formed on the side surface. In this state, the ion beam 4 is placed on the wafer 5.
Are implanted to form N-type source / drain.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

従来の半導体装置の製造工程におけるイオン注入工程は
以上のように行なわれているため、ウェハ5が絶縁膜で
覆われた状態となっており、イオン電荷(プラスチャー
ジ)の逃げ道がない状態でイオン注入が行なわれる。そ
の結果、イオン電荷はフィールド酸化膜7、ゲート酸化
膜8等に蓄積され、次第に絶縁膜表面電位が高くなり、
ついには静電破壊を起こし、デバイスの破壊となるとい
う問題を発生していた。
Since the ion implantation process in the conventional semiconductor device manufacturing process is performed as described above, the wafer 5 is in a state of being covered with an insulating film, and there is no escape route for ion charges (plus charge). The injection is performed. As a result, the ionic charges are accumulated in the field oxide film 7, the gate oxide film 8, etc., and the surface potential of the insulating film gradually increases,
Eventually, there was a problem of causing electrostatic breakdown, resulting in device destruction.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、イオン電荷(プラスチャージ)
によるチャージアップをなくし、絶縁破壊を防止できる
イオン注入装置を得ることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is ionic charge (plus charge).
The purpose of the present invention is to obtain an ion implanter capable of preventing the dielectric breakdown by eliminating the charge-up due to.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

このような課題を解決するために本発明は、半導体ウェ
ハに不純物イオンを注入するための真空チャンバ内に、
尖端金属電極と、この尖端金属電極の先端にガスを送り
込むガス供給手段とを備え、尖端金属電極にマイナスの
高電圧を印加して局所的にコロナ放電を起こし、このコ
ロナ放電により発生したガス分子のマイナスイオンをガ
ス供給手段により半導体ウェハ付近に送り込むようにし
たものである。
In order to solve such a problem, the present invention provides a vacuum chamber for implanting impurity ions into a semiconductor wafer,
A tip metal electrode and a gas supply means for feeding gas to the tip of the tip metal electrode are provided, a negative high voltage is applied to the tip metal electrode to locally generate corona discharge, and gas molecules generated by this corona discharge The negative ions are sent to the vicinity of the semiconductor wafer by the gas supply means.

〔作用〕 本発明によるイオン注入装置においては、プラスに帯電
した半導体ウェハに、局所的にコロナ放電により発生し
たガス分子のマイナスイオンが吹き込まれ、半導体ウェ
ハ表面が中和される。
[Operation] In the ion implantation apparatus according to the present invention, negative ions of gas molecules locally generated by corona discharge are blown into the positively charged semiconductor wafer to neutralize the surface of the semiconductor wafer.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明によるイオン注入装置の一実施例を示
す構成図である。同図において、1はイオン源、2はイ
オン源の前方に配置され、必要なイオンを取り出す質量
分析マグネット、3は質量分析マグネット2の前方に配
置され、回転および並進可能な導電体よりなるディス
ク、4はイオン源1より出射されるイオンビーム、5は
ディスク3上に載置される被処理体となる半導体ウェ
ハ、6はディスク3に取り付けられ、開閉自由であっ
て、ウェハ5を固定するクランプである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ion implantation apparatus according to the present invention. In the figure, 1 is an ion source, 2 is arranged in front of the ion source, a mass analysis magnet for extracting necessary ions, 3 is arranged in front of the mass analysis magnet 2, and is a disk made of a conductor that can rotate and translate. Reference numeral 4 denotes an ion beam emitted from the ion source 1, 5 denotes a semiconductor wafer to be processed which is placed on the disk 3, 6 is attached to the disk 3 and can be freely opened and closed, and the wafer 5 is fixed. It is a clamp.

また、12はウェハ5を含む真空チャンバ内にコロナ放電
可能な真空度に保たれているボックス、13はボックス12
内にある尖端金属電極(例えばWから成る電極)、14は
尖端金属電13に接続されている直流の高電圧電源、15は
尖端金属電極13の先端付近まで延びているSUS製ガス配
管、16はガス配管15中を流れるO2等のガスである。
Further, 12 is a box kept in a vacuum chamber containing the wafer 5 at a degree of vacuum capable of corona discharge, and 13 is a box 12
A metal electrode inside (eg, an electrode made of W), 14 is a high-voltage DC power source connected to the metal electrode 13, 15 is a gas pipe made of SUS extending to the vicinity of the tip of the metal electrode 13, 16 Is a gas such as O 2 flowing in the gas pipe 15.

イオン注入時は、まずイオン源1より所定状態に設定さ
レたイオンビーム4が出射される。この時、イオンビー
ム4は質量分析マグネット2とディスクとの間に設けら
れたビームストッパにより遮蔽されている。次に、ウェ
ハ5がディスク3に移送されてきて、所定位置に載置さ
れる。次いで、開状態となっていたクランプ6が閉状態
となり、各ウェハ5を固定する。次に、初期位置にあっ
たディスク3が所定回転数で回転し、並進運動が行なわ
れる。ここで、ビームストッパが開状態となり、イオン
ビーム4がウェハ5に入射される。この時、同時に、真
空度の悪いボックス12内の尖端金属電極13にマイナスの
高電圧が印加されており、そこにガス配管15よりガス
(例えばF2ガス)16を流し、電極13の先端で局所的にコ
ロナ放電17(第2図参照)を起こし、そこでF-等のガス
分子のマイナスイオン18(第2図参照)を発生させ、イ
オンビーム4が入射されているウェハ5上へ吹き込み、
プラスに帯電したウェハ5表面を中和する。第2図は、
上記動作を説明するため、第1図の一部を詳細に示す詳
細図である。
At the time of ion implantation, first, the ion beam 4 set to a predetermined state is emitted from the ion source 1. At this time, the ion beam 4 is shielded by a beam stopper provided between the mass analysis magnet 2 and the disk. Next, the wafer 5 is transferred to the disk 3 and placed at a predetermined position. Then, the clamp 6 which has been in the open state is brought into the closed state, and each wafer 5 is fixed. Next, the disk 3 in the initial position rotates at a predetermined rotation speed, and translational movement is performed. Here, the beam stopper is opened, and the ion beam 4 is incident on the wafer 5. At this time, at the same time, a negative high voltage is applied to the tip metal electrode 13 in the box 12 having a low degree of vacuum, and a gas (for example, F 2 gas) 16 is caused to flow there through the gas pipe 15 so that the tip of the electrode 13 A corona discharge 17 (see FIG. 2) is locally generated, and negative ions 18 of gas molecules such as F (see FIG. 2) are generated there and blown onto the wafer 5 on which the ion beam 4 is incident,
The surface of the positively charged wafer 5 is neutralized. Figure 2 shows
FIG. 3 is a detailed view showing a part of FIG. 1 in detail for explaining the above operation.

なお、上記実施例ではガスの例としてF2ガスを示した
が、O2等のガスも考えられ、コロナ放電によりO3 -,O-
発生する。
Although F 2 gas is shown as an example of gas in the above-mentioned embodiment, gas such as O 2 is also considered, and O 3 and O are generated by corona discharge.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、局所的にコロナ放電を起
こし、そこで発生したガス分子のマイナスイオンをチャ
ンバ内のウェハに送り込むことにより、イオンビームに
よってプラスに帯電したウェハを中和し、静電破壊を防
止できる効果がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, a corona discharge is locally generated, and negative ions of gas molecules generated there are sent to a wafer in a chamber to neutralize a positively charged wafer by an ion beam and generate an electrostatic charge. It has the effect of preventing destruction.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明によるイオン注入装置の一実施例を示す
構成図、第2図は第1図の一部を詳細に示す詳細図、第
3図は従来のイオン注入装置の概略を示す概略図、第4
図は第3図の装置のディスクを示す部分平面図、第5図
は第4図のV−V線断面図、第6図はイオン注入時のデ
バイスの素子部分の一例を示す説明図である。 1……イオン源、2……質量分析マグネット、3……デ
ィスク、4……イオンビーム、5……ウェハ、6……ク
ランプ、12……ボックス、13……尖端金属電極、14……
直流高電圧電源、15……ガス配管、16……ガス、17……
コロナ放電、18……ガス分子のマイナスイオン。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ion implantation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a detailed view showing a part of FIG. 1 in detail, and FIG. 3 is a conventional ion. Schematic diagram showing an outline of the injection device, fourth
FIG. 7 is a partial plan view showing a disk of the apparatus of FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory view showing an example of an element portion of the device at the time of ion implantation. . 1 ... Ion source, 2 ... Mass analysis magnet, 3 ... Disk, 4 ... Ion beam, 5 ... Wafer, 6 ... Clamp, 12 ... Box, 13 ... Tip metal electrode, 14 ...
DC high-voltage power supply, 15 …… gas piping, 16 …… gas, 17 ……
Corona discharge, 18 ... Negative ions of gas molecules.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体ウェハに不純物イオンを注入するた
めの真空チャンバ内に、尖端金属電極と、この尖端金属
電極の先端にガスを送り込むガス供給手段とを備え、前
記尖端金属電極にマイナスの高電圧を印加して局所的に
コロナ放電を起こし、このコロナ放電により発生したガ
ス分子のマイナスイオンを前記ガス供給手段により半導
体ウェハ付近に送り込むことを特徴とするイオン注入装
置。
1. A vacuum chamber for injecting impurity ions into a semiconductor wafer is provided with a tip metal electrode and a gas supply means for feeding gas to the tip of the tip metal electrode, and the tip metal electrode has a negative height. An ion implanter characterized in that a voltage is applied to locally generate corona discharge, and negative ions of gas molecules generated by this corona discharge are sent to the vicinity of a semiconductor wafer by the gas supply means.
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