JPH0837162A - Method and apparatus for ion implantation - Google Patents

Method and apparatus for ion implantation

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JPH0837162A
JPH0837162A JP16945194A JP16945194A JPH0837162A JP H0837162 A JPH0837162 A JP H0837162A JP 16945194 A JP16945194 A JP 16945194A JP 16945194 A JP16945194 A JP 16945194A JP H0837162 A JPH0837162 A JP H0837162A
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JP
Japan
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ion
ion implantation
ion beam
kev
semiconductor substrate
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Application number
JP16945194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Sugiyama
剛一 杉山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0837162A publication Critical patent/JPH0837162A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of ion implantation processes used to form symmetric ion-implanted regions and to lower production costs by adjusting the cross-sectional intensity distribution of an ion beam regarding an ion implantation method and an ion implantation apparatus. CONSTITUTION:The cross-sectional intensity distribution of an ion beam is adjusted in such a way that the intensity of the beam in the central part is small and that the intensity of the beam in the beam peripheral part is large. The ion beam is endowed with a desired spread angle theta with reference to a semiconductor substrate 1. A gate electrode 4 which is installed on the surface of the semiconductor substrate 1 is used as a mask, ions are implanted from directions 5, at a tilt angle of 0 deg. with reference to the normal line of the semiconductor substrate 1, and symmetric lightly doped regions 6 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はイオン注入方法及びそれ
に用いるイオン注入装置に関するものであり、特に、イ
オンビームの断面強度分布を調整することにより対称構
造の不純物領域を有する半導体装置の製造工程数を減少
することが可能になるイオン注入方法及びイオン注入装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation method and an ion implantation apparatus used therefor, and in particular, the number of manufacturing steps of a semiconductor device having an impurity region having a symmetrical structure by adjusting a cross-sectional intensity distribution of an ion beam. The present invention relates to an ion implantation method and an ion implantation apparatus capable of reducing the amount of impurities.

【0002】[0002]

【従来の技術】イオン注入技術は、半導体基体に不純物
元素を導入する手段として、気相拡散法或いは固相拡散
法と並んで不可欠の手段であるが、イオン注入法は気相
拡散法或いは固相拡散法と比較して不純物の注入量(ド
ーズ量)や不純物の注入深さの制御性において優れてい
るので、特に、高集積度の半導体装置の製造工程に使用
されている。
2. Description of the Related Art Ion implantation is an indispensable means as a means for introducing an impurity element into a semiconductor substrate along with a vapor phase diffusion method or a solid phase diffusion method, but the ion implantation method is a vapor phase diffusion method or a solid phase diffusion method. Compared with the phase diffusion method, it is superior in controllability of the impurity implantation amount (dose amount) and the impurity implantation depth, so that it is used especially in the manufacturing process of a highly integrated semiconductor device.

【0003】イオン注入に使用されるイオンは、イオン
ソースにおいて固体または気体のイオン源をプラズマ化
した後加速し、磁場による質量分離の後、質量分析スリ
ット(Mass Resolving Slit)を通
過して指定された注入角に沿って半導体基体に注入され
る。
Ions used for ion implantation are designated by passing through a mass analysis slit (Mass Resolving Slit) after accelerating a solid or gas ion source into plasma in an ion source and accelerating it. The semiconductor substrate is injected along the injection angle.

【0004】イオン注入装置は、その使用ドーズ量によ
って、高電流装置と中電流装置に大別され、さらに、中
電流装置は半導体基体へのイオンの照射方法によってノ
ンパラレル機とパラレル機に分けられる。
The ion implantation apparatus is roughly classified into a high current apparatus and a medium current apparatus according to the dose amount used. Further, the medium current apparatus is divided into a non-parallel machine and a parallel machine depending on the method of irradiating the semiconductor substrate with ions. .

【0005】この内、ノンパラレル機の場合には、互い
に直交する方向、即ち、通常はオリエンテーションフラ
ットに平行な方向とそれに垂直な方向に沿って静電スキ
ャンすることで半導体基体全面にイオンを注入する。
Among them, in the case of a non-parallel machine, ions are implanted into the entire surface of the semiconductor substrate by electrostatically scanning in the directions orthogonal to each other, that is, usually in the direction parallel to the orientation flat and the direction perpendicular thereto. To do.

【0006】また、パラレル機の場合には、イオンを質
量分離した後、スキャン機構によりスキャンする際に、
スキャン機構を通過させたのちアングルコレクタを通過
させることによりイオンビームの方向を補正し、半導体
基体面上で平行にスキャンするものであるが、一般にノ
ンパラレル機と比較して構造が複雑であるので装置価格
が高いという欠点がある。
In the case of a parallel machine, when the ions are mass-separated and then scanned by the scanning mechanism,
The direction of the ion beam is corrected by passing through the scanning mechanism and then through the angle collector, and scanning is performed in parallel on the surface of the semiconductor substrate, but since the structure is generally more complicated than non-parallel machines, There is a drawback that the device price is high.

【0007】一方、半導体集積回路の高集積化・微細化
が進むにつれて、例えば、MOSトランジスタにおいて
はホットキャリアの問題が注目され始め、その解決手段
としてドレイン近傍での電界を緩和するために所謂LD
D(Lightly Doped Drain)構造を
採用していた。
On the other hand, as the degree of integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses, the problem of hot carriers has begun to be noticed in, for example, MOS transistors, and a so-called LD is used as a solution to alleviate the electric field near the drain.
The D (Lightly Doped Drain) structure was adopted.

【0008】このLDD構造は、高電界になりやすいド
レイン近傍の拡散領域端部に不純物濃度の低い領域、即
ち、キャリア濃度の低い領域を設けて、この部分での電
界緩和を図るものであり、通常はソース領域側にも同時
にキャリア濃度の低い領域が形成される。
In this LDD structure, a region having a low impurity concentration, that is, a region having a low carrier concentration is provided at the end of the diffusion region near the drain where a high electric field is likely to occur, and the electric field is relaxed in this portion. Usually, a region having a low carrier concentration is also formed on the source region side at the same time.

【0009】ノンパラレル機を使用してゲート構造をマ
スクとしてLDD構造を形成する場合、半導体基体の周
辺部と中央部ではイオンの注入角が異なり、注入角の大
きな半導体基体の周辺部ではイオンの2次元分布が左右
で異なることになるので、製造されたMOSトランジス
タはI─V特性が非対称で、且つ、素子寿命がばらつく
等の欠点があった。
When the LDD structure is formed by using the gate structure as a mask using a non-parallel machine, the ion implantation angle is different between the peripheral portion and the central portion of the semiconductor substrate, and the ion implantation angle is different in the peripheral portion of the semiconductor substrate having a large implantation angle. Since the two-dimensional distribution is different on the left and right, the manufactured MOS transistor has drawbacks such as asymmetric IV characteristics and variations in device life.

【0010】この欠点を改善するために、従来LDD構
造を形成する場合にはパラレル機を使用すると共に、先
ず図7に示すようにゲート絶縁膜3及びゲート電極4か
らなるゲート構造体をマスクとしてSi半導体基体1に
イオン注入する際に、所謂チャネリング防止のためにチ
ルト角(半導体基体1の法線とイオン注入方向5とのな
す角)を約7°程度に設定し、ソース・ドレイン領域が
左右対称になるようにゲート構造体の左右から1度ずつ
2度イオン注入してLDD領域を構成する低不純物濃度
領域6を形成していた〔図7(a)〜(c)〕。
In order to improve this drawback, a parallel machine is used to form an LDD structure in the related art, and first, as shown in FIG. 7, a gate structure consisting of a gate insulating film 3 and a gate electrode 4 is used as a mask. When implanting ions into the Si semiconductor substrate 1, the tilt angle (angle formed by the normal to the semiconductor substrate 1 and the ion implantation direction 5) is set to about 7 ° to prevent so-called channeling, and the source / drain regions are The low impurity concentration region 6 forming the LDD region was formed by ion implantation twice from the left and right sides of the gate structure so as to be bilaterally symmetric (FIGS. 7A to 7C).

【0011】この場合、実際の半導体ウェハにおいて
は、ゲート電極4は一方向にのみ整列するように形成さ
れていないため全ての素子において対称性を保つために
は、第1の左右の注入方向とのなす角が90°になるよ
うに、即ち、ツイスト角が90°になるように選択した
第2の左右の注入方向からもイオン注入を行い、合わせ
て計4方向からイオン注入を行なう(図示せず)。
In this case, in an actual semiconductor wafer, the gate electrodes 4 are not formed so as to be aligned only in one direction, and therefore, in order to maintain symmetry in all the devices, the first left and right implantation directions should be set. The ion implantation is also performed from the second left and right implantation directions selected so that the angle formed by is 90 °, that is, the twist angle is 90 °, and ion implantation is performed from a total of 4 directions (Fig. (Not shown).

【0012】次いで、ゲート電極4の側面にサイドウォ
ール7を形成した後、サイドウォール7を含むゲート構
造体をマスクとして不純物イオンを注入し、ソース・ド
レイン領域8を形成していた〔図7(d)〜(f)〕。
Next, after forming the side wall 7 on the side surface of the gate electrode 4, impurity ions are implanted using the gate structure including the side wall 7 as a mask to form the source / drain regions 8 [FIG. d) to (f)].

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MOS
FETを含む半導体集積回路装置の製造工程において
は、大部分の工程においては装置価格の高いパラレル機
を用いる必要がないにも拘らず、LDD構造を形成する
ためにはパラレル機を用いる必要があり、且つ、ツイス
ト角を4回変更する4方向注入を行う必要があるため、
製造工程数が増加するという問題点、即ち、製造コスト
が上昇する問題点や装置価格が上昇するという問題点が
あった。
However, the MOS
In the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device including the FET, it is necessary to use the parallel machine in order to form the LDD structure, although it is not necessary to use the parallel machine with high device cost in most of the steps. And, because it is necessary to perform four-direction injection that changes the twist angle four times,
There is a problem that the number of manufacturing processes increases, that is, a problem that manufacturing cost rises and a device price rises.

【0014】したがって、本発明は、装置価格の高いパ
ラレル機を用いることなく、或いは、パラレル機を用い
てチルト角を0°以外にした場合にも左右対称な不純物
領域を有する半導体装置の製造工程数を減少させること
を目的とするものである。
Therefore, according to the present invention, a manufacturing process of a semiconductor device having a symmetric impurity region without using a parallel machine having a high device cost or even when the tilt angle is set to other than 0 ° by using the parallel machine. The purpose is to reduce the number.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、イオンビーム
の断面強度分布をビーム中心部で小さく、且つ、ビーム
周辺部で大きくし(図2参照)、前記イオンビームを非
照射体に対して所望の拡がり角をもたせてイオン注入す
ることを特徴とする。
According to the present invention, the cross-sectional intensity distribution of an ion beam is made small at the beam central portion and large at the beam peripheral portion (see FIG. 2), and the ion beam is applied to a non-irradiated body. The feature is that ion implantation is performed with a desired spread angle.

【0016】また、本発明は、半導体基体(図1の1)
表面に設けた少なくとも一つの凸状構造体(図1の3,
4)をマスクとして上記の断面強度分布を有するイオン
ビームを用いて前記半導体基体にイオンを注入すること
を特徴とする。
The present invention also provides a semiconductor substrate (1 in FIG. 1).
At least one convex structure (3 in FIG. 1) provided on the surface.
4) is used as a mask, and ions are implanted into the semiconductor substrate by using an ion beam having the above-mentioned cross-sectional intensity distribution.

【0017】また、本発明は、イオンビームが加速管を
通過した後の位置に四重極〔図3(a)の10〕を設置
したイオンビーム成形部を有するイオン注入装置、或い
は、イオンソース〔図5の13〕からのイオン引出口
〔図5の20,21〕を2以上設けたイオンビーム成形
部を有するイオン注入装置にも特徴を有するものであ
る。
Further, the present invention is an ion implantation apparatus or an ion source having an ion beam shaping section in which a quadrupole [10 in FIG. 3 (a)] is installed at a position after the ion beam has passed through the acceleration tube. The ion implanter having an ion beam forming section having two or more ion outlets [20, 21 in FIG. 5] from [13 in FIG. 5] is also characterized.

【0018】[0018]

【作用】本発明においては、中心部のビーム強度が小さ
く、且つ、周辺部のビーム強度が大きくなるような断面
強度分布を有し、且つ、非照射体に対して拡がりを有す
るイオンビームを用いるので、チルト角が0°の場合に
も7°と−7°の2成分がイオン注入される。
In the present invention, an ion beam is used which has a cross-sectional intensity distribution such that the beam intensity in the central portion is small and the beam intensity in the peripheral portion is large, and has a divergence with respect to the non-irradiated body. Therefore, two components of 7 ° and −7 ° are ion-implanted even when the tilt angle is 0 °.

【0019】特に、左右対称性が必要な不純物領域、特
に、LDD構造を形成する場合には、1方向に沿った注
入を行うことにより、ゲート構造体の左右から2度イオ
ン注入を行ったのと同等の作用が得られるため、全体で
は、従来の4方向注入においては4工程必要であった工
程数が2工程に減少できる。
In particular, in the case of forming an impurity region that requires left-right symmetry, particularly when forming an LDD structure, ion implantation is performed twice from one side of the gate structure by performing implantation along one direction. As a result, the number of steps required in the conventional four-direction implantation can be reduced to two as a whole.

【0020】また、四重極を設置したイオンビーム成形
部を有するイオン注入装置においては、前記四重極によ
って形成される磁場を用いてイオンビームの断面強度分
布をビーム中心部で小さく、且つ、ビーム周辺部で大き
くなるように成形するものである。
Further, in the ion implantation apparatus having the ion beam shaping section in which the quadrupole is installed, the cross-sectional intensity distribution of the ion beam is made small at the beam center by using the magnetic field formed by the quadrupole, and It is formed so that it becomes large in the peripheral portion of the beam.

【0021】さらに、必要とするイオンビームの断面形
状に応じてイオン引出口を2以上設けたイオンビーム成
形部を有するイオン注入装置においては、イオン引出口
の配置構造によりイオンビームの断面強度分布をビーム
中心部で小さく、且つ、ビーム周辺部で大きくなるよう
に成形するものであり、例えば、多数のイオン引出口を
円周上に等間隔で配置した場合には同心円状の断面強度
分布を有するイオンビームが得られる。
Further, in an ion implantation apparatus having an ion beam shaping section having two or more ion extraction ports according to the required cross-sectional shape of the ion beam, the cross-sectional intensity distribution of the ion beam can be changed by the arrangement structure of the ion extraction ports. It is formed so that it is small at the center of the beam and large at the periphery of the beam. For example, when a large number of ion extraction ports are arranged at equal intervals on the circumference, it has a concentric cross-sectional strength distribution. An ion beam is obtained.

【0022】[0022]

【実施例】図1は本発明の実施例であるLDD構造MO
SFETを構成要素とする高集積度の半導体集積回路装
置の製造工程を表す図であり、特に、LDD構造を形成
するためのイオン注入工程を表している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an LDD structure MO according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3C is a diagram showing a manufacturing process of a highly integrated semiconductor integrated circuit device including an SFET as a constituent element, and particularly showing an ion implantation process for forming an LDD structure.

【0023】先ず、Si半導体基体1にフィールド酸化
膜2を形成した後、素子形成領域のフィールド酸化膜2
を除去して除去部にゲート絶縁膜3を形成し、次いで、
ゲート電極となる多結晶Si、W等の高融点金属、高融
点金属シリサイド、或いは、ポリサイドのような前記の
導電膜の多層積層膜を堆積させパターニングしてゲート
電極4を形成する。
First, after forming the field oxide film 2 on the Si semiconductor substrate 1, the field oxide film 2 in the element formation region is formed.
Is removed to form the gate insulating film 3 in the removed portion, and then,
A gate electrode 4 is formed by depositing and patterning a high-melting point metal such as polycrystalline Si or W to be a gate electrode, a high-melting point metal silicide, or a multilayer laminated film of the above conductive films such as polycide.

【0024】この半導体基体1に低不純物濃度の左右対
称なLDD構造を形成するためにイオン注入を行う際
に、後述する方法で形成された、図2及び図3に示す中
心部のビーム強度が小さく、且つ、周辺部のビーム強度
が大きくなる断面強度分布を有し、ビームの中心軸が半
導体基体1に垂直で、且つ、14°の拡がり角θを有す
るイオンビームを用いてイオン注入を行う。
When performing ion implantation to form a laterally symmetrical LDD structure having a low impurity concentration in this semiconductor substrate 1, the beam intensity of the central portion shown in FIGS. Ion implantation is performed using an ion beam that is small and has a cross-sectional intensity distribution in which the beam intensity in the peripheral portion is large, the central axis of the beam is perpendicular to the semiconductor substrate 1, and the divergence angle θ is 14 °. .

【0025】拡がり角θが14°であるイオンビームの
チルト角を0°に設定した場合には、中心部のビーム強
度は非常に低いのでチルト角に対して7°と−7°の2
成分5が優勢になり、一連のスキャンニング工程におい
て注入されるイオンビームが重複することになるので、
結果的にこの7°と−7°の2成分5が左右から半導体
基体1にイオン注入されることになる。
When the tilt angle of an ion beam having a divergence angle θ of 14 ° is set to 0 °, the beam intensity at the central portion is very low, and therefore 2 ° of 7 ° and −7 ° with respect to the tilt angle.
Since the component 5 becomes dominant and the ion beams injected in a series of scanning steps overlap,
As a result, the two components 5 of 7 ° and -7 ° are ion-implanted into the semiconductor substrate 1 from the left and right.

【0026】したがって、第1の方向にゲート電極が整
列したMOSFET群に対しては第1のイオン注入工程
により、ゲート電極4に対して左右対称な低不純物濃度
領域6を形成することができる〔図1(a)〜
(b)〕。なお、拡がり角θは14°に限られるもので
なく、0°<θ≦14°の範囲であれば良い。
Therefore, for the MOSFET group in which the gate electrodes are aligned in the first direction, the first ion implantation step can form the low impurity concentration region 6 which is bilaterally symmetrical with respect to the gate electrode 4. 1 (a)-
(B)]. The divergence angle θ is not limited to 14 °, but may be in the range of 0 ° <θ ≦ 14 °.

【0027】次いで、第1の方向とは異なった第2の方
向にゲート電極が整列しているMOSFET群に対し
て、左右対称な低不純物濃度領域6を形成するために半
導体基体1を回転させ、上記と同様に第2の方向に沿っ
て第2のイオン注入を行う(図示せず)。
Next, the semiconductor substrate 1 is rotated in order to form the symmetrical low impurity concentration region 6 with respect to the MOSFET group in which the gate electrodes are aligned in the second direction different from the first direction. A second ion implantation is performed along the second direction as described above (not shown).

【0028】この場合の半導体基体1の回転角、即ち、
ツイスト角は第1のイオン注入におけるドーズ量と第2
のイオン注入におけるドーズ量とを制御することにより
45°〜135°の範囲に設定するのであり、第1のイ
オン注入のドーズ量と第2のイオン注入のドーズ量が等
しい場合にはツイスト角を90°にする。
The rotation angle of the semiconductor substrate 1 in this case, that is,
The twist angle depends on the dose amount and the second dose in the first ion implantation.
Is set in the range of 45 ° to 135 ° by controlling the dose amount in the ion implantation of 1), and the twist angle is set when the dose amount of the first ion implantation is equal to the dose amount of the second ion implantation. Set to 90 °.

【0029】また、上記2度のイオン注入条件は、ドー
ズ量を1×1012cm-2〜1×10 14cm-2とし、加速
エネルギーを夫々、イオン種がP+ の場合は2keV〜
10keV、As+ の場合は2keV〜10keV、B
2 + の場合は5keV〜15keV、B+ の場合は2
keV〜6keVとした。
The above-mentioned two times of ion implantation conditions are
1 x 1012cm-2~ 1 × 10 14cm-2And then accelerate
The energy of each ion species is P+2 keV ~
10 keV, As+In the case of, 2 keV to 10 keV, B
F2 +In the case of 5 keV to 15 keV, B+In case of 2
It was set to keV to 6 keV.

【0030】次いで、CVD絶縁膜の堆積とそれに引き
続く異方性エッチングとによりゲート電極の側部にサイ
ドウォール7を形成した後、このサイドウォール7をマ
スクとして第3のイオン注入を行って、高不純物濃度の
ソース・ドレイン領域8を形成する〔図1(c)〜
(e)〕。
Next, a sidewall 7 is formed on the side portion of the gate electrode by depositing a CVD insulating film and subsequent anisotropic etching, and then a third ion implantation is performed using this sidewall 7 as a mask to form a high ion beam. A source / drain region 8 having an impurity concentration is formed [FIG.
(E)].

【0031】なお、本発明の実施に用いるイオンビーム
は、図3のような断面強度分布を有するイオンビームに
限定されるものではなく、図4に示すような中心部でイ
オン密度が低く、且つ、周辺部でイオン密度が高い同心
円状の断面強度分布を有するイオンビームでも良いもの
である。
The ion beam used for carrying out the present invention is not limited to the ion beam having the cross-sectional intensity distribution as shown in FIG. 3, and the ion density is low at the central portion as shown in FIG. Alternatively, an ion beam having a concentric cross-sectional intensity distribution with a high ion density in the peripheral portion may be used.

【0032】この図4に示すイオンビームを用いた場合
には、その断面強度分布の対称性が非常に良いので、半
導体基体1を回転させることなく、1方向注入を行うだ
けで第1の方向とこれとは異なった第2の方向の2方向
にゲート電極が整列している全てのMOSFETに対し
て左右対称な低不純物濃度領域6を形成することができ
る。
When the ion beam shown in FIG. 4 is used, the cross-sectional intensity distribution has very good symmetry, so that the unidirectional implantation is performed without rotating the semiconductor substrate 1 in the first direction. It is possible to form a low impurity concentration region 6 which is bilaterally symmetric with respect to all the MOSFETs whose gate electrodes are arranged in two directions different from the second direction.

【0033】ここで、本発明の実施に用いる断面強度分
布を有するイオンビームの形成方法とそれを形成するた
めのイオン注入装置の実施例とを説明する。図6は本発
明の実施に用いるイオン注入装置の概略図であり、図3
(a)及び図5はそれぞれイオン注入装置に設けるイオ
ンビーム成形部についての第1の実施例及び第2の実施
例を示す図である。
Now, a method of forming an ion beam having a cross-sectional intensity distribution used for carrying out the present invention and an embodiment of an ion implantation apparatus for forming the same will be described. FIG. 6 is a schematic view of an ion implantation apparatus used for carrying out the present invention.
(A) and FIG. 5 are views showing a first embodiment and a second embodiment of the ion beam shaping section provided in the ion implantation apparatus, respectively.

【0034】図6に示した本発明の実施に用いるイオン
注入装置は、イオンソース13、アナライザマグネット
24、アパーチャ25、スリット26、加速管27、Y
スキャンプレート28、及び、Xスキャンプレート29
(1は半導体基体、22は真空チャンバ、23はイオン
ビーム)からなる通常のイオン注入装置の加速管27の
出口に設けるQレンズの代わりに四重極を有するイオン
ビーム成形部30を設置するか、或いは、イオンソース
13の近傍に設けるマニピュレータ(イオン引出口)と
して、得ようとするビーム形状に応じて配置した2以上
のイオン引出口を設けたイオンビーム成形部31を設置
したものであり、図6においては便宜的に両方を図示し
ているが、実際にはどちらか一方を設けるものである。
The ion implanter used in the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is an ion source 13, an analyzer magnet 24, an aperture 25, a slit 26, an accelerating tube 27, and Y.
Scan plate 28 and X scan plate 29
(1 is a semiconductor substrate, 22 is a vacuum chamber, and 23 is an ion beam) Is an ion beam shaping unit 30 having a quadrupole installed instead of the Q lens provided at the exit of the acceleration tube 27 of the ordinary ion implantation apparatus? Alternatively, as the manipulator (ion extraction port) provided in the vicinity of the ion source 13, the ion beam shaping section 31 provided with two or more ion extraction ports arranged according to the beam shape to be obtained is installed. Although both are illustrated for convenience in FIG. 6, only one of them is actually provided.

【0035】次に、図3(a)は本発明に用いるイオン
注入装置のイオンビーム成形部についての第1の実施例
を示す図であり、このビームライン9に対称的に取り付
けられた四重極10を有するイオンビーム成形部は、イ
オンビームが加速管を通過した後の位置に設置され、且
つ、この四重極10の磁場(11は磁力線)によってイ
オンビームの断面強度分布12を制御して、図3(b)
に示す双峰性を有する断面強度分布を得るものである。
Next, FIG. 3 (a) is a diagram showing a first embodiment of the ion beam shaping section of the ion implantation apparatus used in the present invention, in which the quadruples symmetrically attached to the beam line 9 are shown. The ion beam shaping unit having the pole 10 is installed at a position after the ion beam has passed through the accelerating tube, and the cross-sectional intensity distribution 12 of the ion beam is controlled by the magnetic field (11 is a magnetic field line) of the quadrupole 10. Fig. 3 (b)
The cross-sectional strength distribution having the bimodal characteristics shown in FIG.

【0036】また、図5は本発明に用いるイオン注入装
置のイオンビーム成形部についての第2の実施例を示す
図であり、この複数のイオン引出口を設けたイオンビー
ム成形部は、ガス導入口14、ベーパライザー15、ア
ークチャンバー16、正電極17、負電極18、及び、
フィラメント19からなるイオンソース13に二つのイ
オン引出口20及び21を設けたものである。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the ion beam shaping section of the ion implantation apparatus used in the present invention. The ion beam shaping section provided with a plurality of ion extraction ports is used for introducing gas. Mouth 14, vaporizer 15, arc chamber 16, positive electrode 17, negative electrode 18, and
The ion source 13 composed of the filament 19 is provided with two ion outlets 20 and 21.

【0037】例えば、ベーパライザー15にイオン源を
入れた場合には、ガス導入口14からアルゴン等のキャ
リアガスを導入して、ベーパライザー15からのイオン
源をアークチャンバー16内でイオン化し、イオン化し
たイオンをイオン引出口20及び21から所定断面強度
分布を有するイオンビームとして取り出すものである。
For example, when an ion source is put in the vaporizer 15, a carrier gas such as argon is introduced from the gas inlet 14 and the ion source from the vaporizer 15 is ionized in the arc chamber 16 for ionization. The extracted ions are extracted from the ion extraction ports 20 and 21 as an ion beam having a predetermined cross-sectional intensity distribution.

【0038】また、BF3 を用いる場合には、ベーパラ
イザー15を使用せずに、ガス導入口14からBF3
導入してアークチャンバー16内でイオン化してBF2
+ を生成し、イオン引出口20及び21から所定断面強
度分布を有するBF2 + イオンビームとして取り出す。
When BF 3 is used, without using the vaporizer 15, BF 3 is introduced from the gas inlet 14 and ionized in the arc chamber 16 to produce BF 2.
+ Is generated and extracted from the ion extraction ports 20 and 21 as a BF 2 + ion beam having a predetermined cross-sectional intensity distribution.

【0039】上記図5に示したイオン注入装置のイオン
ビーム成形部についての第2の実施例の説明において
は、イオン引出口は2つであるものの、必要とする断面
強度分布に応じて多数のイオン引出口を設けても良く、
このイオン引出口の配置構造によって各種の断面強度分
布を有するイオンビームを得ることができ、例えば、イ
オン引出口を円周上に配置すれば図4に示す同心円状の
断面強度分布を有するイオンビームが得られる。
In the description of the second embodiment of the ion beam shaping section of the ion implantation apparatus shown in FIG. 5, although there are two ion extraction ports, a large number of ion extraction ports can be used depending on the required cross-sectional strength distribution. An ion outlet may be provided,
Ion beams having various sectional intensity distributions can be obtained by the arrangement structure of the ion outlets. For example, if the ion outlets are arranged on the circumference, the ion beam having the concentric sectional intensity distribution shown in FIG. Is obtained.

【0040】なお、上記実施例においては高電流イオン
注入装置を使用した場合について説明しているがこれに
限られるものではなく、中電流イオン注入装置であるパ
ラレル機に本発明のイオンビーム成形部を設けて上記の
ような断面強度分布を有するイオンビームを形成してイ
オン注入を行っても良いものである。
In the above embodiment, the case of using the high current ion implanter has been described, but the present invention is not limited to this, and the ion beam forming unit of the present invention can be applied to a parallel machine which is a medium current ion implanter. May be provided to form an ion beam having the cross-sectional intensity distribution as described above, and the ion implantation may be performed.

【0041】また、上記図3のイオンビーム成形部にお
いては、磁場を用いてイオンビームを成形しているが、
電場を用いて成形しても良いものであり、更に、複数対
の四重極を組み合わせることにより磁場と電場の両方で
成形しても良い。
Further, in the ion beam shaping section shown in FIG. 3, the ion beam is shaped using a magnetic field.
It may be molded by using an electric field, or may be molded by both a magnetic field and an electric field by combining a plurality of pairs of quadrupoles.

【0042】さらに、上記イオン注入方法の実施例はL
DD構造の製造工程について説明しているが、これに限
られるものではなく、本発明は、DDD構造のMOSF
ETの製造工程、或いは、対称型DSA構造のMOSF
ETのベース領域の製造工程、或いは、高度の対称性が
必要となる単一のソース・ドレイン領域を有するMOS
FETの製造工程をも対象とするものである。
Further, the embodiment of the above-mentioned ion implantation method is L
Although the manufacturing process of the DDD structure has been described, the present invention is not limited to this.
ET manufacturing process or MOSF with symmetrical DSA structure
MOS having a single source / drain region that requires a manufacturing process of the base region of ET or a high degree of symmetry
It also covers the manufacturing process of the FET.

【0043】また、上記実施例においては、半導体基体
としてSi半導体を用いているが、これに限られるもの
ではなく、本発明は、III-V族化合物半導体等の他の半
導体基体をも対象とするのである。
In the above embodiment, the Si semiconductor is used as the semiconductor substrate, but the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to other semiconductor substrates such as III-V group compound semiconductors. To do.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、中心部のビーム強度が
小さく、且つ、周辺部のビーム強度が大きくなるように
イオンビームの断面強度分布を調整することにより、装
置価格の高いパラレル機を用いることなく、或いは、パ
ラレル機を用いたとしても工程数を少なくしてLDD構
造を作成できるので、製造コストを削減することが可能
になる。
According to the present invention, by adjusting the cross-sectional intensity distribution of the ion beam so that the beam intensity in the central portion is small and the beam intensity in the peripheral portion is large, a parallel machine with a high apparatus cost can be obtained. Since the LDD structure can be produced without using it, or even if a parallel machine is used, the number of steps can be reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のイオン注入方法の実施例である、MO
SFETのLDD構造を形成するための製造工程を示す
図である。
FIG. 1 is an example of an ion implantation method of the present invention, MO
It is a figure which shows the manufacturing process for forming the LDD structure of SFET.

【図2】本発明の実施に用いるイオンビームの強度分布
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an intensity distribution of an ion beam used for implementing the present invention.

【図3】本発明のイオン注入装置におけるイオンビーム
成形部の第1の実施例及びそれにより形成された第1の
イオンビームの強度分布を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of an ion beam shaping section in the ion implantation apparatus of the present invention and an intensity distribution of a first ion beam formed thereby.

【図4】本発明の実施に用いる第2のイオンビームの強
度分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an intensity distribution of a second ion beam used for implementing the present invention.

【図5】本発明のイオン注入装置におけるイオンビーム
成形部の第2の実施例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the ion beam shaping unit in the ion implantation apparatus of the present invention.

【図6】本発明の実施に用いるイオン注入装置の概略図
である。
FIG. 6 is a schematic view of an ion implantation apparatus used for implementing the present invention.

【図7】従来のMOSFETのLDD構造を形成するた
めのイオン注入工程を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an ion implantation process for forming an LDD structure of a conventional MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基体 2 フィールド酸化膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 イオン注入方向 6 低不純物濃度領域 7 サイドウォール 8 ソース・ドレイン領域 9 ビームライン 10 四重極 11 磁力線 12 イオンビームの断面強度分布 13 イオンソース 14 ガス導入口 15 ベーパライザー 16 アークチャンバー 17 正電極 18 負電極 19 フィラメント 20 第1のイオン引出口 21 第2のイオン引出口 22 真空チャンバ 23 イオンビーム 24 アナライザマグネット 25 アパーチャ 26 スリット 27 加速管 28 Yスキャンプレート 29 Xスキャンプレート 30 四重極を有するイオンビーム成形部 31 2以上のイオン引出口を設けたイオンビーム成形
1 semiconductor substrate 2 field oxide film 3 gate insulating film 4 gate electrode 5 ion implantation direction 6 low impurity concentration region 7 sidewall 8 source / drain region 9 beam line 10 quadrupole 11 magnetic field line 12 ion beam cross-sectional intensity distribution 13 ion source 14 Gas Inlet 15 Vaporizer 16 Arc Chamber 17 Positive Electrode 18 Negative Electrode 19 Filament 20 First Ion Outlet 21 Second Ion Outlet 22 Vacuum Chamber 23 Ion Beam 24 Analyzer Magnet 25 Aperture 26 Slit 27 Accelerator 28 Y Scan plate 29 X Scan plate 30 Ion beam shaping unit having a quadrupole 312 Ion beam shaping unit provided with two or more ion extraction ports

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 301 L 301 P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/78 301 L 301P

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンビームの断面強度分布をビーム中
心部で小さく、且つ、ビーム周辺部で大きくし、前記イ
オンビームを非照射体に対して所望の拡がり角をもたせ
ることを特徴とするイオン注入方法。
1. Ion implantation, characterized in that the cross-sectional intensity distribution of an ion beam is made small at the beam center and made large at the beam periphery so that the ion beam has a desired divergence angle with respect to a non-irradiated body. Method.
【請求項2】 上記非照射体が半導体基体であり、前記
半導体基体の表面に形成された少なくとも一つの凸状構
造体をマスクとして前記半導体基体にイオンを注入する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン注入方法。
2. The non-irradiation body is a semiconductor substrate, and ions are implanted into the semiconductor substrate using at least one convex structure formed on the surface of the semiconductor substrate as a mask. The ion implantation method described.
【請求項3】 上記拡がり角θが0°<θ≦14°であ
ることを特徴とする請求項2記載のイオン注入方法。
3. The ion implantation method according to claim 2, wherein the spread angle θ is 0 ° <θ ≦ 14 °.
【請求項4】 上記イオン注入を少なくとも2方向に沿
って行い、この2方向のなす角を45°〜135°とし
たことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記
載のイオン注入方法。
4. The ion according to claim 1, wherein the ion implantation is performed along at least two directions, and an angle formed by the two directions is 45 ° to 135 °. Injection method.
【請求項5】 上記イオン注入における一度のイオン注
入のドーズ量が1×1012cm-2〜1×1014cm-2
あり、加速エネルギー及びイオン種が2keV〜10k
eVのP+ 、2keV〜10keVのAs+ 、5keV
〜15keVのBF2 + 、及び、2keV〜6keVの
+ の内のいずれか1つであることを特徴とする請求項
1乃至4のいずれか1項に記載のイオン注入方法。
5. The dose of one ion implantation in the ion implantation is 1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 14 cm −2 , and the acceleration energy and the ion species are 2 keV to 10 k.
eV P + , 2 keV to 10 keV As + , 5 keV
5. The ion implantation method according to claim 1, wherein the ion implantation method is any one of BF 2 + of ˜15 keV and B + of 2 keV to 6 keV.
【請求項6】 上記凸状構造体がトランジスタのゲート
電極であることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか
1項に記載のイオン注入方法。
6. The ion implantation method according to claim 2, wherein the convex structure is a gate electrode of a transistor.
【請求項7】 上記イオン注入が上記トランジスタの高
不純物濃度領域部分と低不純物濃度領域部分とを有する
ソース・ドレイン領域の前記低不純物濃度領域部分を形
成するためのイオン注入であることを特徴とする請求項
6記載のイオン注入方法。
7. The ion implantation is ion implantation for forming the low impurity concentration region portion of a source / drain region having a high impurity concentration region portion and a low impurity concentration region portion of the transistor. The ion implantation method according to claim 6.
【請求項8】 上記ソース・ドレイン領域の低不純物濃
度領域部分を形成した後、上記ゲート電極の側部にサイ
ドウォールを形成し、前記サイドウォール及び前記ゲー
ト電極をマスクとして更に上記イオン注入を行い、前記
低不純物濃度領域部分の形成の時よりも高ドーズ量のイ
オンを注入してソース・ドレイン領域の上記高不純物濃
度領域部分を形成する工程を有することを特徴とする請
求項7記載のイオン注入方法。
8. After forming a low impurity concentration region portion of the source / drain region, a sidewall is formed on a side portion of the gate electrode, and the ion implantation is further performed using the sidewall and the gate electrode as a mask. 8. The ion according to claim 7, further comprising the step of implanting ions having a higher dose amount than when forming the low impurity concentration region portion to form the high impurity concentration region portion of the source / drain region. Injection method.
【請求項9】 上記イオンビームの断面強度分布が、同
心円状であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
か1項に記載のイオン注入方法。
9. The ion implantation method according to claim 1, wherein the cross-sectional intensity distribution of the ion beam is concentric.
【請求項10】 イオンビームが加速管を通過した後の
位置に四重極を設置し、前記四重極によって形成される
磁場を用いてイオンビームの断面強度分布をビーム中心
部で小さく、且つ、ビーム周辺部で大きくなるように
し、さらに、前記イオンビームに拡がり角を持たせたこ
とを特徴とするイオン注入装置。
10. A quadrupole is installed at a position after the ion beam has passed through an accelerating tube, and a magnetic field formed by the quadrupole is used to reduce the cross-sectional intensity distribution of the ion beam at the beam central portion, and An ion implantation apparatus, characterized in that the ion beam is made larger at the periphery of the beam, and the ion beam has a divergence angle.
【請求項11】 イオンソースからのイオン引出口を2
つ以上設けることによりイオンビームの断面強度分布を
ビーム中心部で小さく、且つ、ビーム周辺部で大きく
し、さらに、前記イオンビームに拡がり角を持たせたこ
とを特徴とするイオン注入装置。
11. An ion outlet from the ion source is 2
An ion implantation apparatus characterized in that the cross-sectional intensity distribution of the ion beam is made smaller at the beam central portion and larger at the beam peripheral portion by providing one or more, and the ion beam has a divergence angle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7888198B1 (en) 1998-05-20 2011-02-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating a MOS transistor with double sidewall spacers in a peripheral region and single sidewall spacers in a cell region

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7888198B1 (en) 1998-05-20 2011-02-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating a MOS transistor with double sidewall spacers in a peripheral region and single sidewall spacers in a cell region

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