JPH08255762A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH08255762A JPH08255762A JP5896995A JP5896995A JPH08255762A JP H08255762 A JPH08255762 A JP H08255762A JP 5896995 A JP5896995 A JP 5896995A JP 5896995 A JP5896995 A JP 5896995A JP H08255762 A JPH08255762 A JP H08255762A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のイオンインプランテーションを浅い接
合形成に応用した場合に発生していた問題点を解決し、
一原子イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプ
ランテーションプロファイルを効率よく作成することが
できる半導体デバイスの製造方法を提供すること。 【構成】 分子イオンインプランテーションを使用して
浅い接合形成を行う。
合形成に応用した場合に発生していた問題点を解決し、
一原子イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプ
ランテーションプロファイルを効率よく作成することが
できる半導体デバイスの製造方法を提供すること。 【構成】 分子イオンインプランテーションを使用して
浅い接合形成を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイオンインプランテーシ
ョンを用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
ョンを用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体装置において動作を高速化
するため、半導体基板の表面に浅い不純物分布の形成が
必要である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、イ
オンインプランテーションを用いた浅い接合の形成技術
が重要になっている。従来はこの要求に対応するため、
本来高エネルギー用に設計されたイオンインプランテー
ションを使用して一原子イオンの並進運動エネルギーを
低くするように実施してきた。
するため、半導体基板の表面に浅い不純物分布の形成が
必要である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、イ
オンインプランテーションを用いた浅い接合の形成技術
が重要になっている。従来はこの要求に対応するため、
本来高エネルギー用に設計されたイオンインプランテー
ションを使用して一原子イオンの並進運動エネルギーを
低くするように実施してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イオン
の並進運動エネルギーが低くなればなるほど、十分な量
のイオン電流を引き出すことが困難であり、且つ引き出
されたイオンビームの運動エネルギーの分布を極めて均
一にすることが困難になってくる。このため、従来のイ
オンインプランテーションを用いて浅い接合を作成する
と、作業効率が悪く且つ得られるインプランテーション
イオンの深さ分布も広範囲な制御性の悪いものになって
しまう問題点が存在した。
の並進運動エネルギーが低くなればなるほど、十分な量
のイオン電流を引き出すことが困難であり、且つ引き出
されたイオンビームの運動エネルギーの分布を極めて均
一にすることが困難になってくる。このため、従来のイ
オンインプランテーションを用いて浅い接合を作成する
と、作業効率が悪く且つ得られるインプランテーション
イオンの深さ分布も広範囲な制御性の悪いものになって
しまう問題点が存在した。
【０００４】本発明は上述の点にかんがみてなされたも
ので、従来のイオンインプランテーションを浅い接合形
成に応用した場合に発生していた問題点を解決し、一原
子イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプラン
テーションプロファイルを効率よく作成することができ
る半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とす
る。
ので、従来のイオンインプランテーションを浅い接合形
成に応用した場合に発生していた問題点を解決し、一原
子イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプラン
テーションプロファイルを効率よく作成することができ
る半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、分子イオンインプランテーションを使用
して浅い接合形成を行うことを特徴とする。
成するために、分子イオンインプランテーションを使用
して浅い接合形成を行うことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は分子イオンビームを用いることにより
上記の目的を達成している。インプランテーションした
い原子Ａの質量をｍa 、通常の一原子イオンを用いて浅
い接合を形成するために必要なインプランテーションの
ためのイオンエネルギーをＥa とする。本発明では一原
子イオンの代わりに原子Ａで構成される分子イオンＡn +
を用いる。分子イオンのインプランテーションエネルギ
ーをＥb とする。分子イオンはインプランテーションし
たい母材料表面で母材料の原子に衝突し、簡単に一原子
および一原子イオンに解離する（Ａn +→（ｎ−１）Ａ＋
Ａ+ ）。
上記の目的を達成している。インプランテーションした
い原子Ａの質量をｍa 、通常の一原子イオンを用いて浅
い接合を形成するために必要なインプランテーションの
ためのイオンエネルギーをＥa とする。本発明では一原
子イオンの代わりに原子Ａで構成される分子イオンＡn +
を用いる。分子イオンのインプランテーションエネルギ
ーをＥb とする。分子イオンはインプランテーションし
たい母材料表面で母材料の原子に衝突し、簡単に一原子
および一原子イオンに解離する（Ａn +→（ｎ−１）Ａ＋
Ａ+ ）。
【０００７】解離後個々の一原子イオンおよび一原子イ
オンに付与される並進運動エネルギーはＥb/ｎである。
これらの解離後できた一原子、一原子イオンはそれぞれ
Ｅb/ｎの並進運動エネルギーをもって母材料にインプラ
ンテーションされる。したがって、分子イオンＡn +を用
いて浅い接合を作成する場合には、分子イオンに関する
インプランテーションエネルギーＥb は一原子イオンを
用いた場合に必要なエネルギーＥa のｎ倍でよいことに
なる。
オンに付与される並進運動エネルギーはＥb/ｎである。
これらの解離後できた一原子、一原子イオンはそれぞれ
Ｅb/ｎの並進運動エネルギーをもって母材料にインプラ
ンテーションされる。したがって、分子イオンＡn +を用
いて浅い接合を作成する場合には、分子イオンに関する
インプランテーションエネルギーＥb は一原子イオンを
用いた場合に必要なエネルギーＥa のｎ倍でよいことに
なる。
【０００８】以上の作用により、分子イオンを用いた場
合には、従来の一原子イオンを用いる場合に比べて高い
エネルギーでインプランテーションを行うことが可能と
なる。
合には、従来の一原子イオンを用いる場合に比べて高い
エネルギーでインプランテーションを行うことが可能と
なる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の半導体デバイス製造方法を
実施するイオンインプランテーション装置の概略構成を
説明する図である。
実施するイオンインプランテーション装置の概略構成を
説明する図である。
【００１１】このイオンインプランテーション装置によ
り、Ｓｉ結晶にＨをインプランテーションする場合の実
施例について説明する。イオン源１で発生したイオンは
全て電界によって引き出され、この中から特定の質量の
イオンだけが質量分析器２によって選別される。この
後、イオンのエネルギーはエネルギーコントローラー３
によって制御され、Ｘ−Ｙスキャン４によって方向を決
定された後、サンプル５にインプランテーションされ
る。
り、Ｓｉ結晶にＨをインプランテーションする場合の実
施例について説明する。イオン源１で発生したイオンは
全て電界によって引き出され、この中から特定の質量の
イオンだけが質量分析器２によって選別される。この
後、イオンのエネルギーはエネルギーコントローラー３
によって制御され、Ｘ−Ｙスキャン４によって方向を決
定された後、サンプル５にインプランテーションされ
る。
【００１２】イオン源１にインプラントしたい原子を含
む気体が導入され、これをプラズマ化することによっ
て、気体分子をばらばらにし、インプラントしたい原子
を含むイオンを発生させる。具体的には水素ガスをイオ
ン源１に導入し、プラズマを立てた場合にはＨ+ 、
Ｈ2 +、Ｈ3 +といったイオン種が発生する。通常の一原子
イオンを用いるイオンインプランテーションではこの中
からＨ+ だけを質量分析器２で選別する。この実施例で
はＨ+ を１００Ｖのエネルギーでイオンインプランテー
ションすることを考える。
む気体が導入され、これをプラズマ化することによっ
て、気体分子をばらばらにし、インプラントしたい原子
を含むイオンを発生させる。具体的には水素ガスをイオ
ン源１に導入し、プラズマを立てた場合にはＨ+ 、
Ｈ2 +、Ｈ3 +といったイオン種が発生する。通常の一原子
イオンを用いるイオンインプランテーションではこの中
からＨ+ だけを質量分析器２で選別する。この実施例で
はＨ+ を１００Ｖのエネルギーでイオンインプランテー
ションすることを考える。
【００１３】本発明の半導体デバイス製造方法では、こ
れと同じことをＨ3 +分子イオンを用いることによって実
現する。この場合には質量分析器２でＨ3 +を選択し、こ
のエネルギーを３００Ｖとすればよい。
れと同じことをＨ3 +分子イオンを用いることによって実
現する。この場合には質量分析器２でＨ3 +を選択し、こ
のエネルギーを３００Ｖとすればよい。
【００１４】図２は図１の実施例における質量分析器の
印加電圧とイオン電流量の関係を示す図である。
印加電圧とイオン電流量の関係を示す図である。
【００１５】図２は横軸に印加電圧（Ｖ）を、縦軸に電
流量（μＡ）をとり、質量分析器２において質量を選別
するための印加電圧をスイープした場合の電流変化を示
す曲線が図示されている。これから明らかなように電流
は印加電圧のスイープに応じてＨ+ 、Ｈ2 +、Ｈ3 +に対応
した３つのピークを示している。電流量から見て、Ｈ+
はＨ3 +と同程度プラズマ中で発生していることがわか
る。このため、イオンインプランテーションの電流的に
はＨ3 +分子イオンを用いても問題ない。一方、質量分析
器２を通過したイオンが全て最終的にサンプル５に入射
することはない。最終的に試料に入射するイオン電流は
イオンの並進運動エネルギーに大きく依存する。一例を
図３に示す。
流量（μＡ）をとり、質量分析器２において質量を選別
するための印加電圧をスイープした場合の電流変化を示
す曲線が図示されている。これから明らかなように電流
は印加電圧のスイープに応じてＨ+ 、Ｈ2 +、Ｈ3 +に対応
した３つのピークを示している。電流量から見て、Ｈ+
はＨ3 +と同程度プラズマ中で発生していることがわか
る。このため、イオンインプランテーションの電流的に
はＨ3 +分子イオンを用いても問題ない。一方、質量分析
器２を通過したイオンが全て最終的にサンプル５に入射
することはない。最終的に試料に入射するイオン電流は
イオンの並進運動エネルギーに大きく依存する。一例を
図３に示す。
【００１６】図３は図１の実施例におけるイオン電流と
イオンエネルギーの関係を示す図である。
イオンエネルギーの関係を示す図である。
【００１７】図３は横軸にイオンエネルギー（ｅＶ）
を、縦軸にイオン伝流をとり、Ｈ+ における最終的なイ
オン電流量とイオン並進運動エネルギーに関するデータ
である。Ｈ3 +に関しても同様な関係が成立する。図３か
ら明らかなように、イオン電流はイオンエネルギーが低
くなるにつれて急激に減少する。１００Ｖのイオンエネ
ルギーのイオン電流は３００Ｖの場合の約１／１０であ
る。一方、Ｈ3 +分子イオンを用いた場合には、イオンエ
ネルギーは３００Ｖでよいため、結果的にはＨ+を用い
た場合の１０倍程度高いイオン電流を得ることができ
る。しかも、Ｈ3 +はインプランテーションにおいて解離
して３個のＨを発生するため、結局効率は３０倍程度改
善される。
を、縦軸にイオン伝流をとり、Ｈ+ における最終的なイ
オン電流量とイオン並進運動エネルギーに関するデータ
である。Ｈ3 +に関しても同様な関係が成立する。図３か
ら明らかなように、イオン電流はイオンエネルギーが低
くなるにつれて急激に減少する。１００Ｖのイオンエネ
ルギーのイオン電流は３００Ｖの場合の約１／１０であ
る。一方、Ｈ3 +分子イオンを用いた場合には、イオンエ
ネルギーは３００Ｖでよいため、結果的にはＨ+を用い
た場合の１０倍程度高いイオン電流を得ることができ
る。しかも、Ｈ3 +はインプランテーションにおいて解離
して３個のＨを発生するため、結局効率は３０倍程度改
善される。
【００１８】図４は図１の実施例におけるイオンビーム
のエネルギー分布の半値幅とイオンエネルギーの関係を
示す図である。
のエネルギー分布の半値幅とイオンエネルギーの関係を
示す図である。
【００１９】図４は横軸にイオンエネルギー（ｅＶ）
を、縦軸にエネルギー分布の半値幅（ｅＶ）をとり、イ
オンビーム中のエネルギー分布がイオンエネルギーの低
下とともにブロードすなわち広範囲に広がるのを示して
いる。従って、インプランテーションの深さ分布を決定
するイオンエネルギーの均一性の観点からも高いエネル
ギーが利用できるＨ3 +分子イオンの方が有利である。具
体的に１００ＶのＨ+ に較べて３００ＶのＨ3 +の方がエ
ネルギー半値幅は１／２程度である。さらにＨ3 +の場合
には結果的にそのエネルギーの１／３が個々のＨに付与
されるから、一つのＨ中に換算するとＨ3 +分子イオンを
用いた場合の方が１／１６程度の半値幅を実現できるこ
とになる。
を、縦軸にエネルギー分布の半値幅（ｅＶ）をとり、イ
オンビーム中のエネルギー分布がイオンエネルギーの低
下とともにブロードすなわち広範囲に広がるのを示して
いる。従って、インプランテーションの深さ分布を決定
するイオンエネルギーの均一性の観点からも高いエネル
ギーが利用できるＨ3 +分子イオンの方が有利である。具
体的に１００ＶのＨ+ に較べて３００ＶのＨ3 +の方がエ
ネルギー半値幅は１／２程度である。さらにＨ3 +の場合
には結果的にそのエネルギーの１／３が個々のＨに付与
されるから、一つのＨ中に換算するとＨ3 +分子イオンを
用いた場合の方が１／１６程度の半値幅を実現できるこ
とになる。
【００２０】図５は図１の実施例におけるＨインプラン
テーションの深さプロファイルを示す図である。
テーションの深さプロファイルを示す図である。
【００２１】図５は横軸に深さ（Å）を、縦軸に打ち込
まれた水素濃度をとり、実際にＳｉ結晶に１００ＶのＨ
+ と３００ＶのＨ3 +を用いてＨインプランテーションし
た場合のＨの深さ分布をＳＩＭＳ分析した結果を示して
いる。この図５からＨ3 +を用いた場合にはシャープな深
さプロファイルを実現できることがわかる。
まれた水素濃度をとり、実際にＳｉ結晶に１００ＶのＨ
+ と３００ＶのＨ3 +を用いてＨインプランテーションし
た場合のＨの深さ分布をＳＩＭＳ分析した結果を示して
いる。この図５からＨ3 +を用いた場合にはシャープな深
さプロファイルを実現できることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、分
子イオンインプランテーションを使用したので、一原子
イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプランテ
ーションプロファイルをもった浅い半導体接合を効率よ
く作成することができる。
子イオンインプランテーションを使用したので、一原子
イオンを用いたのと同等以上の急峻で浅いインプランテ
ーションプロファイルをもった浅い半導体接合を効率よ
く作成することができる。
【図１】本発明の半導体デバイス製造方法を実施するイ
オンインプランテーション装置の概略構成を説明する図
である。
オンインプランテーション装置の概略構成を説明する図
である。
【図２】図１の実施例における質量分析器の印加電圧と
イオン電流量の関係を示す図である。
イオン電流量の関係を示す図である。
【図３】図１の実施例におけるイオン電流とイオンエネ
ルギーの関係を示す図である。
ルギーの関係を示す図である。
【図４】図１の実施例におけるイオンビームのエネルギ
ー分布の半値幅とイオンエネルギーの関係を示す図であ
る。
ー分布の半値幅とイオンエネルギーの関係を示す図であ
る。
【図５】図１の実施例におけるＨインプランテーション
の深さプロファイルを示す図である。
の深さプロファイルを示す図である。
１ イオン源 ２ 質量分析器 ３ エネルギーコントローラー ４ Ｘ−Ｙスキャン ５ サンプル
Claims (1)
- 【請求項１】 分子イオンインプランテーションを使用
して浅い接合形成を行うことを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5896995A JPH08255762A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 半導体デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5896995A JPH08255762A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 半導体デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255762A true JPH08255762A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13099684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5896995A Pending JPH08255762A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08255762A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008283176A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-11-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2008288569A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-11-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体基板の作製方法 |
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-
1995
- 1995-03-17 JP JP5896995A patent/JPH08255762A/ja active Pending
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