JPH0815065B2 - 半導体装置のイオン注入装置及びその注入方法 - Google Patents
半導体装置のイオン注入装置及びその注入方法Info
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- JPH0815065B2 JPH0815065B2 JP62183855A JP18385587A JPH0815065B2 JP H0815065 B2 JPH0815065 B2 JP H0815065B2 JP 62183855 A JP62183855 A JP 62183855A JP 18385587 A JP18385587 A JP 18385587A JP H0815065 B2 JPH0815065 B2 JP H0815065B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明は半導体装置のイオン注入装置及びその注入方
法、特に半導体基板にAs+やB+イオン等の正イオンを注
入する装置及びその注入方法に関し、 絶縁マスク部分のイオンによるチャージアップ現象を
取り除き、絶縁破壊を無くし、半導体基板に所定のイオ
ン注入することを目的とし、 被注入部分及び絶縁マスク部分からなる被照射対象に
イオンを注入するイオンビームを照射するイオン発生源
と、前記被照射対象の絶縁マスク部分を、その厚さ方向
全体にわたり導電化するエネルギーを有する荷電ビーム
を照射する荷電ビーム発生源と、前記被照射対象、イオ
ン発生源及び荷電ビーム発生源を格納する真空容器から
成り、 前記被照射対象にイオンビームと絶縁マスク部を通り
抜けるエネルギーの荷電ビームとを同時に照射し、絶縁
マスク部分をイオン注入時のみ導電化して、被注入部分
に所定のイオンを注入する方法を含み構成する。
法、特に半導体基板にAs+やB+イオン等の正イオンを注
入する装置及びその注入方法に関し、 絶縁マスク部分のイオンによるチャージアップ現象を
取り除き、絶縁破壊を無くし、半導体基板に所定のイオ
ン注入することを目的とし、 被注入部分及び絶縁マスク部分からなる被照射対象に
イオンを注入するイオンビームを照射するイオン発生源
と、前記被照射対象の絶縁マスク部分を、その厚さ方向
全体にわたり導電化するエネルギーを有する荷電ビーム
を照射する荷電ビーム発生源と、前記被照射対象、イオ
ン発生源及び荷電ビーム発生源を格納する真空容器から
成り、 前記被照射対象にイオンビームと絶縁マスク部を通り
抜けるエネルギーの荷電ビームとを同時に照射し、絶縁
マスク部分をイオン注入時のみ導電化して、被注入部分
に所定のイオンを注入する方法を含み構成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置のイオン注入装置及びその注入方
法に関し、更に詳しく言えば半導体基板にAs+やB+等の
正イオンを注入する装置及びその方法に関するものであ
る。
法に関し、更に詳しく言えば半導体基板にAs+やB+等の
正イオンを注入する装置及びその方法に関するものであ
る。
［従来技術］ 第３図は従来例に係る説明図である。
同図（ａ）は半導体装置のイオン注入装置を説明する
図であり、図において、１は正イオンを中和するための
電子ビーム２を照射する電子銃、２は電子ビーム、2aは
二次電子、2bは反跳電子、３はビーム電流測定用のファ
ラデーカップ、４は正イオンビーム、５は半導体基板内
に正イオンを注入する正イオンビーム４を照射するイオ
ン発生源、６は被注入部分6a及び絶縁マスク部分6bから
なるシリコン基板（被照射対象）である。更にこれら全
体が真空容器（不図示）により覆われている。
図であり、図において、１は正イオンを中和するための
電子ビーム２を照射する電子銃、２は電子ビーム、2aは
二次電子、2bは反跳電子、３はビーム電流測定用のファ
ラデーカップ、４は正イオンビーム、５は半導体基板内
に正イオンを注入する正イオンビーム４を照射するイオ
ン発生源、６は被注入部分6a及び絶縁マスク部分6bから
なるシリコン基板（被照射対象）である。更にこれら全
体が真空容器（不図示）により覆われている。
同図（ｂ）は、半導体装置のイオン注入方法に係る説
明図であり、シリコン基板６上に設けられた絶縁膜6bの
開口部を介して、正イオンビーム４によりシリコン基板
６の被注入部分6aにイオン注入する図である。
明図であり、シリコン基板６上に設けられた絶縁膜6bの
開口部を介して、正イオンビーム４によりシリコン基板
６の被注入部分6aにイオン注入する図である。
図において、絶縁マスク6bに到達した正イオン4aは、
その表面に蓄積して帯電し、チャージアップ現象により
シリコン基板６の負電荷6cを誘導し、絶縁破壊７や電流
集中による破壊８を起す。
その表面に蓄積して帯電し、チャージアップ現象により
シリコン基板６の負電荷6cを誘導し、絶縁破壊７や電流
集中による破壊８を起す。
このため従来では、電子銃１から出射した電子ビーム
２をファラデーカップ３に衝突させて生じる低エネルギ
ー（10eV程度以下）の二次電子（低速電子）2aにより、
この絶縁マスク6bに到達した正イオン4aを中和して、チ
ュージアップ現象を抑制している。
２をファラデーカップ３に衝突させて生じる低エネルギ
ー（10eV程度以下）の二次電子（低速電子）2aにより、
この絶縁マスク6bに到達した正イオン4aを中和して、チ
ュージアップ現象を抑制している。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで従来例によれば、絶縁マスク6bに帯電した正
イオン4aを中和するために、電子ビーム２を調整して二
次電子2aを制御している。しかし、二次電子2aの他にフ
ァラーデーカップ３に直接反射した高エネルギー（10〜
数100eV程度以上）の反跳電子（高速電子）2bが絶縁膜6
bに到達する。このため、第３図（ｃ）に示すようにそ
の絶縁膜6bの表面付近に負電荷6cが蓄積して帯電し、シ
リコン基板６中の正電荷6dを誘導し、絶縁マスク部分6b
に絶縁破壊７や電流集中による破壊部分８を招く。
イオン4aを中和するために、電子ビーム２を調整して二
次電子2aを制御している。しかし、二次電子2aの他にフ
ァラーデーカップ３に直接反射した高エネルギー（10〜
数100eV程度以上）の反跳電子（高速電子）2bが絶縁膜6
bに到達する。このため、第３図（ｃ）に示すようにそ
の絶縁膜6bの表面付近に負電荷6cが蓄積して帯電し、シ
リコン基板６中の正電荷6dを誘導し、絶縁マスク部分6b
に絶縁破壊７や電流集中による破壊部分８を招く。
これにより、MOSトランジスタのソースやドレイン、
バイポーラトランジスタのコレクタ等の大電流イオン注
入を絶縁マスクの破壊なしにすることができないという
問題がある。
バイポーラトランジスタのコレクタ等の大電流イオン注
入を絶縁マスクの破壊なしにすることができないという
問題がある。
本発明はかかる従来の問題点に鑑み創作されたもので
あり、絶縁マスク部分のイオンによるチャージアップ現
象を取り除き、絶縁破壊を無くし半導体基板に所定のイ
オン注入をすることを可能とする半導体装置のイオン注
入装置及びイオン注入方法の提供を目的とする。
あり、絶縁マスク部分のイオンによるチャージアップ現
象を取り除き、絶縁破壊を無くし半導体基板に所定のイ
オン注入をすることを可能とする半導体装置のイオン注
入装置及びイオン注入方法の提供を目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の半導体装置のイオン注入装置及びその注入方
法をその一実施例として第１、２図に示すようにその装
置は、被注入部分16aび絶縁マスク部分16bからなる被照
射対象16に所定イオンを注入するイオンビーム14を照射
するイオン発生源15と、前記被照射対象16の絶縁マスク
部分16bを、その厚さ方向全体にわたり導電化するエネ
ルギーを有する荷電ビーム12を照射する荷電ビーム発生
源11と、前記被照射対象16、イオン発生源15及び荷電ビ
ーム発生源11等を格納する真空容器（不図示）とにより
構成することを特徴とする半導体装置のイオン注入装置
を特徴とし、 その方法は被注入部分16a及び絶縁マスク部分16bから
なる被照射対象16にイオンビーム14を照射すると同時
に、前記絶縁マスク部分16bをその厚さ方向全体にわた
り導電化するエネルギーの荷電ビーム12を前記被照射対
象16全面に照射し、前記絶縁マスク部分16bを導電化し
て、前記被注入部分16aに所定イオンを注入することを
特徴とする半導体装置のイオン注入方法を特徴とし、上
記目的を達成する。
法をその一実施例として第１、２図に示すようにその装
置は、被注入部分16aび絶縁マスク部分16bからなる被照
射対象16に所定イオンを注入するイオンビーム14を照射
するイオン発生源15と、前記被照射対象16の絶縁マスク
部分16bを、その厚さ方向全体にわたり導電化するエネ
ルギーを有する荷電ビーム12を照射する荷電ビーム発生
源11と、前記被照射対象16、イオン発生源15及び荷電ビ
ーム発生源11等を格納する真空容器（不図示）とにより
構成することを特徴とする半導体装置のイオン注入装置
を特徴とし、 その方法は被注入部分16a及び絶縁マスク部分16bから
なる被照射対象16にイオンビーム14を照射すると同時
に、前記絶縁マスク部分16bをその厚さ方向全体にわた
り導電化するエネルギーの荷電ビーム12を前記被照射対
象16全面に照射し、前記絶縁マスク部分16bを導電化し
て、前記被注入部分16aに所定イオンを注入することを
特徴とする半導体装置のイオン注入方法を特徴とし、上
記目的を達成する。
［作用］ 本発明によればイオンビームの照射と同時に、荷電ビ
ームを被照射対象の全面に照射することにより絶縁マス
ク部分16bは荷電粒子が注入されて導電化する。このた
め、イオンビームが絶縁マスク部分に到達しても、ある
程度の導電性を有しているのでチャージアップ現象が発
生せず、基板にほぼ垂直に抜ける電流として、その電荷
を膜厚方向に流出させることが可能となる。
ームを被照射対象の全面に照射することにより絶縁マス
ク部分16bは荷電粒子が注入されて導電化する。このた
め、イオンビームが絶縁マスク部分に到達しても、ある
程度の導電性を有しているのでチャージアップ現象が発
生せず、基板にほぼ垂直に抜ける電流として、その電荷
を膜厚方向に流出させることが可能となる。
［実施例］ 次に図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例に係る半導体装置のイオン注
入装置を説明する図である。図において、11は被照射対
象16の絶縁マスク部分を導電化する荷電ビーム12を照射
する電子銃又は軽イオンビーム発生源である。
入装置を説明する図である。図において、11は被照射対
象16の絶縁マスク部分を導電化する荷電ビーム12を照射
する電子銃又は軽イオンビーム発生源である。
また、12は電子ビーム又は軽イオンビームから成る荷
電ビームであり、絶縁マスク部分を透過可能のエネルギ
ーを有するとともに、シリコン基板中で不活性、ダメー
ジの少ない電子（e-）、水素イオン（H+）及びヘリウム
イオン（He+）等である。
電ビームであり、絶縁マスク部分を透過可能のエネルギ
ーを有するとともに、シリコン基板中で不活性、ダメー
ジの少ない電子（e-）、水素イオン（H+）及びヘリウム
イオン（He+）等である。
13は、ビーム電流測定の為のファラデーカップであ
る。
る。
また、14は半導体基板の所定の位置にイオン注入する
ためのイオンビーム、15はAs+やB+等の所定のイオンを
発生するイオン発生源である。なお、16は被注入部分16
a及び絶縁マスク部分16bからなる半導体基板（被照射対
象）である。これ等全体を真空容器中に格納することに
より構成する。
ためのイオンビーム、15はAs+やB+等の所定のイオンを
発生するイオン発生源である。なお、16は被注入部分16
a及び絶縁マスク部分16bからなる半導体基板（被照射対
象）である。これ等全体を真空容器中に格納することに
より構成する。
第２図は本発明の実施例に係る半導体装置のイオン注
入方法を説明する図である。
入方法を説明する図である。
同図（ａ）はシリコン基板16上に正イオンビーム14と
電子ビーム又は軽イオンビーム12を照射した状態を示す
断面図である。図において、シリコン基板16上の絶縁マ
スク部分16bは正イオンビーム14と同時に電子（e-）、
水素イオン（H+）またはヘリウムイオン（He+）等の荷
電ビーム12によって照射されている。なお、荷電ビーム
12の照射エネルギーは絶縁マスク部分の厚さｔに対する
注入の深さ（Rp＋２ΔRp）との間にｔ＜（Rp＋２ΔRp）
の関係を有する値とする。なお、Rpはガウス分布に従う
イオンの平均注入深さ、ΔRpはその標準偏差である。
電子ビーム又は軽イオンビーム12を照射した状態を示す
断面図である。図において、シリコン基板16上の絶縁マ
スク部分16bは正イオンビーム14と同時に電子（e-）、
水素イオン（H+）またはヘリウムイオン（He+）等の荷
電ビーム12によって照射されている。なお、荷電ビーム
12の照射エネルギーは絶縁マスク部分の厚さｔに対する
注入の深さ（Rp＋２ΔRp）との間にｔ＜（Rp＋２ΔRp）
の関係を有する値とする。なお、Rpはガウス分布に従う
イオンの平均注入深さ、ΔRpはその標準偏差である。
同図（b1）は縦軸に電気抵抗率Ｒ、横軸に膜厚方向の
距離ｌをとった抵抗率分布であり、荷電ビーム12が照射
されない場合を示している。
距離ｌをとった抵抗率分布であり、荷電ビーム12が照射
されない場合を示している。
また同図（b2）は、絶縁マスク部分16bに荷電ビーム1
2が照射されている間導電領域を形成する図を示してい
る。この図に示すように、荷電ビーム12を照射して絶縁
マスク部分16bの抵抗率Ｒを小さくすることにより、絶
縁マスク部分16bに到達した正イオンビーム14の電荷
は、電流17となって膜厚方向に流出する。
2が照射されている間導電領域を形成する図を示してい
る。この図に示すように、荷電ビーム12を照射して絶縁
マスク部分16bの抵抗率Ｒを小さくすることにより、絶
縁マスク部分16bに到達した正イオンビーム14の電荷
は、電流17となって膜厚方向に流出する。
このようにして、例えばシリコン基板16上に微小開口
部を持ったレジストマスク16b（膜厚１μｍ）に正イオ
ンビーム（As+イオン、100keV、５×1015cm-2、10mA程
度）14を照射すると共に、荷電ビーム（電子（e-）、10
keV、20mA程度）12を照射し、レジストマスク16bを導電
化し絶縁破壊なしに所定のAs+イオンを注入することが
可能となる。また、正イオンビーム14と共に軽イオンビ
ーム（水素イオン（H+）50keV、10mA程度）12を照射
し、絶縁破壊なしに所定のAs+イオンを注入することが
可能となる。
部を持ったレジストマスク16b（膜厚１μｍ）に正イオ
ンビーム（As+イオン、100keV、５×1015cm-2、10mA程
度）14を照射すると共に、荷電ビーム（電子（e-）、10
keV、20mA程度）12を照射し、レジストマスク16bを導電
化し絶縁破壊なしに所定のAs+イオンを注入することが
可能となる。また、正イオンビーム14と共に軽イオンビ
ーム（水素イオン（H+）50keV、10mA程度）12を照射
し、絶縁破壊なしに所定のAs+イオンを注入することが
可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、絶縁マスク部分
のイオンビームによるチャージアップ現象が発生しない
ので、所定のマスク機能を維持することができる。
のイオンビームによるチャージアップ現象が発生しない
ので、所定のマスク機能を維持することができる。
これにより、MOSトランジスタのソースやドレイン、
バイポーラトランジスタのコレクタ等の大電流イオン注
入を絶縁破壊なしに所定のイオンを注入することが可能
となる。
バイポーラトランジスタのコレクタ等の大電流イオン注
入を絶縁破壊なしに所定のイオンを注入することが可能
となる。
第１図は本発明の実施例に係る半導体装置のイオン注入
装置を説明する図、 第２図は本発明の実施例に係る半導体装置のイオン注入
方法を説明する図、 第３図は従来例に係る説明図である。 （符号の説明） １……電子銃、11……電子銃又は軽イオンビーム発生
源、２……電子ビーム、12……電子ビーム又は軽イオン
ビーム、3,13……ファラデーカップ、4,14……イオンビ
ーム、5,15……イオン発生源、6,16……Si基板（被照射
対象） ７……絶縁破壊部分、８……電流集中による破壊部分、
2a……二次電子、2b……反跳電子、6a,16a……絶縁マス
ク部分、6b,16b……被注入部分、6c……負電荷、6d……
正電荷、17……電流、ｔ……絶縁マスクの膜厚、Rp＋２
ΔRp……導電化する領域の深さ、ｌ……膜厚さ方向の距
離。
装置を説明する図、 第２図は本発明の実施例に係る半導体装置のイオン注入
方法を説明する図、 第３図は従来例に係る説明図である。 （符号の説明） １……電子銃、11……電子銃又は軽イオンビーム発生
源、２……電子ビーム、12……電子ビーム又は軽イオン
ビーム、3,13……ファラデーカップ、4,14……イオンビ
ーム、5,15……イオン発生源、6,16……Si基板（被照射
対象） ７……絶縁破壊部分、８……電流集中による破壊部分、
2a……二次電子、2b……反跳電子、6a,16a……絶縁マス
ク部分、6b,16b……被注入部分、6c……負電荷、6d……
正電荷、17……電流、ｔ……絶縁マスクの膜厚、Rp＋２
ΔRp……導電化する領域の深さ、ｌ……膜厚さ方向の距
離。
Claims (4)
- 【請求項１】被注入部分及び絶縁マスク部分からなる被
照射対象に所定イオンを注入するイオンビームを照射す
るイオン発生源と、 前記被照射対象の絶縁マスク部分を、その厚さ方向全体
にわたり導電化するエネルギーを有する荷電ビームを照
射する荷電ビーム発生源と、 前記被照射対象、イオン発生源及び荷電ビーム発生源を
格納する真空容器とにより構成することを特徴とする半
導体装置のイオン注入装置。 - 【請求項２】被注入部分及び絶縁マスク部分からなる被
照射対象にイオンビームを照射すると同時に、 前記絶縁マスク部分をその厚さ方向全体にわたり導電化
するエネルギーの荷電ビームを前記被照射対象全面に照
射し、前記絶縁マスク部分を導電化して、 前記被注入部分に所定イオンを注入することを特徴とす
る半導体装置のイオン注入方法。 - 【請求項３】前記荷電ビームが電子（e-）、水素イオン
（H+）及びヘリウムイオン（He+）であることを特徴と
する特許請求の範囲第２項に記載の半導体装置のイオン
注入方法。 - 【請求項４】前記荷電ビームのエネルギーがイオンビー
ムのエネルギーよりも低く、かつ導電化する領域の深さ
（Rp＋２ΔRp）と絶縁マスク部分（16b）の膜厚（ｔ）
との間にｔ＜Rp＋２ΔRpの関係を有する値であることを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体装置の
イオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62183855A JPH0815065B2 (ja) | 1987-07-23 | 1987-07-23 | 半導体装置のイオン注入装置及びその注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62183855A JPH0815065B2 (ja) | 1987-07-23 | 1987-07-23 | 半導体装置のイオン注入装置及びその注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6430155A JPS6430155A (en) | 1989-02-01 |
| JPH0815065B2 true JPH0815065B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16143003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62183855A Expired - Lifetime JPH0815065B2 (ja) | 1987-07-23 | 1987-07-23 | 半導体装置のイオン注入装置及びその注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815065B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2695016B2 (ja) * | 1989-10-25 | 1997-12-24 | 株式会社東芝 | イオン注入装置の帯電解消方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59204231A (ja) * | 1983-05-07 | 1984-11-19 | Fujitsu Ltd | イオン注入方法および装置 |
-
1987
- 1987-07-23 JP JP62183855A patent/JPH0815065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6430155A (en) | 1989-02-01 |
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