JPH0855815A

JPH0855815A - イオン注入方法及びそれを用いた拡散層形成方法とイオン注入装置

Info

Publication number: JPH0855815A
Application number: JP6209299A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kanbe; 秀夫神戸; Atsushi Asai; 淳浅井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエハ面内で均一な素子特性が得られるイオ
ン注入方法を提供する。【構成】ウエハ１０表面に対してイオンビーム１１を
走査させることによってウエハ１０の所定領域に不純物
イオンを注入する場合に、ウエハ１０の結晶方位に対し
てイオンビーム１１の入射がチャネリングを起こさない
非チャネリング領域１３にイオンビーム１１が照射され
る際には、一定のドーズ量の不純物イオンを注入する。
一方、チャネリング領域１２にイオンビーム１１が照射
される際には、イオンビーム１１の走査速度及びビーム
電流値のうちの少なくとも一方を変化させ、チャネリン
グ領域１２に注入される不純物イオンのドーズ量を一定
量から増減させる。これによって、チャネリング領域１
２と非チャネリング領域１３との所定深さにおける不純
物イオン濃度比を変化させて、チャネリングによる素子
特性の劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
で行われるイオン注入方法とそれを用いた拡散層の形成
方法及びイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程でシリコンからな
るウエハに不純物を注入する場合に行われるイオン注入
では、チャネリング現象を防止するためにウエハ表面に
対するイオンビームの入射角度と入射方向とがウエハの
結晶軸方向と一致しないようにして上記イオンビームを
ウエハに照射している。

【０００３】上記のようにイオン注入を行うために、イ
オンビームの入射角度と入射方向とがウエハの結晶軸方
向と一致しない範囲でイオンビームを偏向させ、ウエハ
の所定領域に当該イオンビームを照射している。また、
ウエハの結晶軸方向に対してイオンビームの入射角度を
ずらして固定し、ウエハを回転移動させることによって
ウエハの所定領域に当該イオンビームを照射している。
この他にも、照射角度を一定に保った状態でイオンビー
ムを平行移動させ、ウエハ表面に対してチャネリングが
発生しない所定の入射角度を保ちながらウエハの所定領
域にイオンビームを照射している。

【０００４】上記のイオン注入では、ウエハ表面に対す
るイオンビームの走査速度とビーム電流値とに対応する
所定ドーズ量の不純物イオンが当該イオンビームの照射
領域に注入される。そして、これらの不純物イオンによ
って、ウエハ中に拡散層が形成される。

【０００５】上記イオン注入を行うイオン注入装置は、
イオンビームを偏向させる偏向電極と、偏向電極を通過
したイオンビームの経路上に配置される試料台とを備え
ている。上記試料台には、必要に応じて試料載置面を回
転させる駆動部が接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のイオン
注入方法には、以下のような課題があった。すなわち、
近年ウエハの大口径化にともない、イオンビームの照射
領域は広がる傾向にある。このため、イオンビームを偏
向させることによってウエハの所定領域に不純物イオン
を注入する方法では、ウエハの結晶軸方向と一致しない
範囲でのイオンビームの偏向では、ウエハ表面の全域に
当該イオンビームを照射することは困難になっている。
したがって、ウエハ表面内でのチャネリングの発生を防
止することができない。

【０００７】また、ウエハを回転移動させる方法では、
ウエハの結晶軸方向で発生する軸チャネリングは防止で
きるものの、結晶の面方向に沿って発生する面チャネリ
ングを防止することができない。

【０００８】上記のようにイオン注入の際にチャネリン
グが発生したウエハでは、所定ドーズ量で注入された不
純物イオンの深さ方向の分布がチャネリング発生部とそ
の他の部分とで異なり、これによって素子特性がばらつ
くと言う問題が発生する。

【０００９】また、イオンビームを平行走査させるイオ
ン注入方法では、上記チャネリングの発生は防止できる
ものの、これを行うイオン注入装置の装置構成が複雑に
なると言う問題がある。また、この注入方法では、ウエ
ハに照射されるイオンビームの均一性が得られないとい
う問題もある。

【００１０】そこで本発明は、上記の課題を解決するイ
オン注入方法とそれを用いた拡散層形成方法及びイオン
注入装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１のイオン注入方法は、ウエハ表面に対し
てイオンビームを所定速度で走査させることによって当
該ウエハの所定領域に不純物イオンを注入する方法であ
る。ここでは、チャネリング領域に当該イオンビームが
照射される際には、当該イオンビームの走査速度及びウ
エハ表面に照射されるビーム電流量のうちの少なくとも
一方を変化させことによって当該チャネリング領域の不
純物イオンのドーズ量を非チャネリング領域のドーズ量
に対して増減させる。

【００１２】そして、本発明の第１の拡散層形成方法
は、上記第１のイオン注入方法によってキャパシタの電
荷蓄積部になる拡散層を形成する方法である。ここで
は、チャネリング領域に注入される不純物イオンのドー
ズ量を、非チャネリング領域に注入される不純物イオン
のドーズ量よりも減少させる。

【００１３】さらに、第２の拡散層形成方法は、上記第
１のイオン注入方法によってＭＯＳトランジスタのチャ
ネル部になる拡散層の形成方法である。ここでは、チャ
ネリング領域に注入される不純物イオンのドーズ量を、
非チャネリング領域に注入される不純物イオンのドーズ
量よりも増加させる。

【００１４】また、本発明の第２のイオン注入方法は、
イオンビームの照射角度を偏向させることによってウエ
ハの表面に対して当該イオンビームを走査させて当該ウ
エハの所定領域に不純物イオンを注入する場合に、イオ
ンビームの偏向角度と偏向方向に対応させて当該ウエハ
表面を傾斜させる。

【００１５】そして、本発明のイオン注入装置は、イオ
ンビームの照射角度を偏向させる偏向電極と試料台とを
備えたものである。この装置において、上記試料台に
は、当該試料台の試料載置面の傾斜角度と傾斜方向とを
変化させる駆動手段を設ける。また、この駆動手段と上
記偏向電極とに、当該偏向電極によるイオンビームの偏
向角度と偏向方向に対応させて当該駆動手段による試料
台の動きを制御する制御手段を接続する。

【００１６】

【作用】上記第１のイオン注入方法では、非ネリング領
域における不純物イオンの一定ドーズ量に対してチャネ
リング領域における不純物イオンのドーズ量を増減させ
ることから、チャネリング領域における不純物イオンの
深さ方向の濃度プロファイルは、上記ドーズ量の値によ
って変化する。このため、非チャネリング領域の濃度プ
ロファイルに対してチャネリング領域の濃度プロファイ
ルを所定状態に変化させることで、当該チャネル領域に
形成される素子の劣化が防止される。

【００１７】そして、上記第１の拡散層形成方法では、
キャパシタの電荷蓄積部になる拡散層を形成する際のイ
オン注入で、チャネリング領域に注入される不純物イオ
ンのドーズ量を非チャネリング領域よりも減少させてい
る。このことから、非チャネリング領域に形成される電
荷蓄積部と比較して、チャネリング領域には広くて浅い
ポテンシャル井戸の電荷蓄積部が形成される。したがっ
て、非チャネリング領域の上記ドーズ量の減少量を制御
することによって、チャネリング領域と非チャネリング
領域とに形成されるキャパシタの電荷蓄積部の電荷蓄積
量が同程度になる。

【００１８】上記第２の拡散層形成方法では、ＭＯＳト
ランジスタのチャネルになる拡散層を形成する際のイオ
ン注入で、チャネリング領域に注入される不純物イオン
のドーズ量を非チャネリング領域よりも増加させてい
る。このことからチャネリング領域の不純物イオンの深
さ方向の濃度プロファイルは、非チャネリング領域と比
較して深い位置にまで及ぶが、ＭＯＳトランジスタのし
きい電圧に関わる極表層部での濃度差は減少する。

【００１９】また、上記第２のイオン注入方法では、イ
オンビームの偏向角度と偏向方向に対応させてウエハ表
面を傾斜させることから、ウエハの傾斜角度と傾斜方向
とをイオンビームの偏向角度と同様にすることでウエハ
表面に対するイオンビームの入射角度が一定に保たれ
る。このため、ウエハ面内でのチャネリングの発生が防
止される。

【００２０】そして、上記イオン注入装置には、試料載
置面の傾斜角度と傾斜方向とを変化させる駆動手段が試
料台に設けられている。また、イオンビームの偏向角度
と偏向方向とに対応させて駆動手段による試料載置面の
傾斜角度と傾斜方向とを制御する制御手段が、上記駆動
手段と偏向電極とに接続されている。このことから、試
料載置面に載置した試料に対して、イオンビームの入射
角度を一定に保ったイオン注入が行われる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明のイオン注入方法の第１実施例
を図１に基づいて説明する。図１（１）はウエハ１０に
対するイオンビーム１１の照射方法を説明する図、図１
（２）はウエハ表面でのイオンビームの照射位置に対す
るイオンビームの入射角度を示すグラフ，図１（３）は
イオンビームの照射位置に対するイオンビームの走査速
度を示すグラフである。

【００２２】イオン注入方法の第１実施例では、固定さ
れたウエハ１０の表面に対してイオンビーム１１の照射
角度を偏向させながら照射することによって、ウエハ１
０の表面に対してイオンビームを走査させる場合を説明
する。ここでは、ウエハ１０表面の垂線方向を軸チャネ
リング方向とする。さらに、チャネリングの臨界角が上
記垂線方向に対して±αであるとする。この場合、ウエ
ハ１０表面に対するイオンビーム１１の入射角度が−α
〜＋αとなる範囲ｂ点〜ｄ点間が、イオンビーム１１の
入射によってチャネリング領域を起こすチャネリング領
域１２になる。

【００２３】上記のようなウエハ１０及びイオンビーム
１１の照射方法において、ここでは、ウエハ１０の端部
ａ点〜ｂ，ｃ，ｄ点を通ってｅ点までイオンビーム１１
を連続して走査させ、さらにｅ点で折り返してａ点まで
イオンビーム１１を走査させる。この場合、先ず、ａ点
〜ｂ点までのチャネリングが起きない非チャネリング領
域１３では、標準ビーム電流値のイオンビーム１１がウ
エハ１０表面に対して標準走査速度ｓで走査されるよう
に、当該イオンビーム１１を偏向させる。ここで、標準
走査速度ｓと標準ビーム電流値とは、ウエハ１０に注入
する不純物イオンのドーズ量に基づいて設定される値で
ある。

【００２４】次に、ｂ点〜ｃ点までのチャネリング領域
１２では、例えばイオンビーム１１を標準ビーム電流値
に保ちながら走査速度が標準走査速度ｓから加速される
ように、イオンビーム１１を偏向させる。続いて、イオ
ンビームの入射角度が０°になるｃ点からｄ点までのチ
ャネリング領域１２では、イオンビーム１１の走査速度
が標準走査速度ｓにまで減速されるように、イオンビー
ム１１を偏向させる。

【００２５】その後、ｄ点からｅ点までの非チャネリン
グ領域１３では、標準走査速度ｓと標準ビーム電流値と
でイオンビーム１１をウエハ１０上で走査させる。さら
に、ｅ点からイオンビーム１１の走査方向を折り返した
場合、上記と同様にしてイオンビーム１１の走査速度を
変化させる。

【００２６】上記のようにして、図２（１）に示すよう
に、チャネリング領域１２に注入される不純物イオンの
ドーズ量が非チャネリング領域１３に注入されるドーズ
量よりも少なくなるように、イオン注入を行う。

【００２７】図２（２）には、チャネリング領域（１
２）のｃ点の深さ方向の濃度プロファイル２１と、非チ
ャネリング領域（１３）のｅ点の深さ方向の濃度プロフ
ァイル２２と、非チャネリング領域と同じドーズ量でチ
ャネリング領域にイオン注入を行った場合の当該チャネ
リング領域の濃度プロファイル２３とを示した。ここに
示されるように、イオン注入によってシリコン結晶が非
晶質化しない程度に不純物イオンのドーズ量が少ない場
合には、チャネリング領域ではチャネリング現象の発生
によって、非チャネリング領域よりも深い位置に不純物
イオンが注入される。このため、所定深さＤの不純物濃
度は、ドーズ量が同一であっても異なる値になる。ここ
で、上記のように、チャネリング領域の不純物イオンの
ドーズ量を減らすようにイオン注入を行うことによっ
て、チャネリング領域と非チャネリング領域との所定深
さＤの不純物濃度の濃度比を所定値からさらに大きくす
ることができる。このため、非チャネリング領域の深さ
方向の濃度プロファイルに対して、チャネリング領域の
深さ方向の濃度プロファイルを所定状態に変化させるこ
とで、当該チャネル領域に形成される素子の劣化が防止
される。

【００２８】上記実施例では、イオンビーム１１を標準
ビーム電流値に保った状態でその走査速度を早めた。し
かし、イオンビーム１１を標準走査速度ｓに保ってビー
ム電流値を減少させた場合でも、上記と同様にドーズ量
を減少させた拡散層が形成される。また、走査速度とビ
ーム電流値との両方を変化させるように設定しても良
い。さらに、ウエハ１０に照射するイオンビーム１１を
短時間の間にＯＮ，ＯＦＦさせることによって、ウエハ
１０に照射されるビーム電流量を減少させても良い。そ
して、ドーズ量を増加させたい場合には、上記実施例と
逆に走査速度を遅くし、ビーム電流値を増加させれば良
い。

【００２９】次に、イオン注入方法の第２実施例を図３
に基づいて説明する。図３（１）はウエハ３０に対する
イオンビーム３１の照射方法を説明する図、図３（２）
はイオンビームの入射方向に対するウエハの回転角速度
を示すグラフである。

【００３０】イオン注入方法の第２実施例では、回転さ
せたウエハ３０の表面に対して一定の方向から所定の入
射角度でイオンビーム３１照射することによって、ウエ
ハ３０の表面に対してイオンビーム３１を走査させる場
合を説明する。上記入射角度は、イオンビーム３１がウ
エハ３０の軸チャネリング方向及びその臨界角に一致し
ない角度にする。またここでは、ウエハ３０のオリエン
テーションフラット（以下、オリフラと記す）３０ａに
対する垂線方向ｂ→ｅ及びｅ→ｂが面チャネリング方向
とする。さらに、面チャネリングを起こす臨界角が上記
方向に対して±βであるとする。この場合、上記面チャ
ネリング方向ｂ→ｅ及びｅ→ｂに対するイオンビーム３
１の入射方向が−β〜＋βとなる範囲ａ→ｄ方向〜ｃ→
ｆ方向及びこの逆方向の範囲が、チャネリング領域３２
になる。

【００３１】上記のようなウエハ３０及びイオンビーム
３１の照射方法において、ここでは、オリフラ３０ａと
イオンビーム３１の入射方向とが平行を成すようにウエ
ハ３０が配置された状態から、左回りにウエハ３０を回
転させる。この場合、先ず、ウエハ３０を回転させてか
らイオンビーム３１の入射方向がａ→ｄ方向に達するま
でのチャネリングが起きない非チャネリング領域３３で
は、標準ビーム電流値のイオンビーム３１がウエハ３０
表面に対して標準走査速度で走査されるようにウエハ３
０を所定の標準回転角速度θで回転させる。上記標準走
査速度と標準ビーム電流値とは、ウエハ１０に注入する
不純物イオンの注入ドーズ量に基づいて設定される値で
ある。

【００３２】次に、イオンビーム３１の入射方向がａ→
ｄ方向〜ｂ→ｅ方向までのチャネリング領域３２では、
例えばイオンビーム３１を標準ビーム電流値に保ちなが
らウエハ３０の回転角速度を標準回転角速度θから加速
していく。これによって、ウエハ３０表面に対するイオ
ンビーム３１の走査速度を加速する。そして、イオンビ
ーム３１の入射方向がｂ→ｅ方向〜ｃ→ｆ方向までのチ
ャネリング領域３２では、上記と同様にしてウエハ３０
の回転角速度を標準回転角速度θまで減速していく。こ
れによって、ウエハ３０表面に対するイオンビーム３１
の走査速度を減速する。

【００３３】その後、イオンビーム３１の入射方向がｃ
→ｆ方向〜ｄ→ａ方向までの非チャネリング領域３３で
は、標準回転角速度θでウエハ３０を回転させながら標
準ビーム電流値のイオンビーム３１をウエハ３０に照射
する。

【００３４】上記のようにウエハの回転角速度を変化さ
せることによって、上記第１実施例と同様にチャネリン
グ領域３２に注入される不純物イオンのドーズ量が非チ
ャネリング領域３３に注入されるドーズ量よりも少なく
なるように、イオン注入を行う。

【００３５】上記イオン注入方法では、上記第１実施例
と同様に非チャネリング領域の深さ方向の濃度プロファ
イルに対して、チャネリング領域の深さ方向の濃度プロ
ファイルを所定状態に変化させることができる。このた
め、当該チャネル領域に形成される素子の劣化が防止さ
れる。

【００３６】上記実施例では、イオンビーム３１を標準
ビーム電流値に保った状態でウエハ３０の回転角速度を
早めた。しかし、ウエハ３０の回転を標準回転角速度θ
に保ってビーム電流値を減少させてた場合でも、上記と
同様にドーズ量を減少させた拡散層が得られる。また、
上記第１実施例と同様に、ウエハ３０の回転角速度とイ
オンビーム３１のビーム電流値との両方を変化させても
良い。さらに、上記第１実施例と同様にウエハ３０に照
射するイオンビーム３１をＯＮ，ＯＦＦさせることによ
って、ウエハ３０に照射されるイオンビーム３１のビー
ム電流量を減少させても良い。そして、ドーズ量を増加
させたい場合には、上記第２実施例で示したと逆にウエ
ハ３０の回転角速度を遅くし、イオンビーム３１のビー
ム電流値を増加させれば良い。

【００３７】次に、上記イオン注入方法の第１または第
２実施例を用いた拡散層形成方法の第１実施例を図４に
基づいて説明する。拡散層形成方法の第１実施例では、
ウエハの表面側に複数配置されるキャパシタの電荷蓄積
部になる拡散層を形成する方法を説明する。

【００３８】上記拡散層を形成するウエハ４０は、表面
に酸化膜４１が形成されている。そして、例えばｎ−拡
散層４２内にｐ＋拡散層４３が形成されている。このｐ
＋拡散層４３内に、上記電荷蓄積部になるｎ＋の拡散層
４４ａ，４４ｂを形成する。ここで、拡散層４４ａはウ
エハ４０の非チャネリング領域４０ａに形成されるもの
であり、拡散層４４ｂはチャネリング領域４０ｂに形成
されるものであることとする。

【００３９】上記拡散層４４ａ，４４ｂを形成する場
合、先ずここでは図示しない注入マスクを酸化膜４１上
に形成する。この注入マスクは、拡散層４４ａ，４４ｂ
の形成部を開口するように形成する。

【００４０】次に、上記注入マスク上から、標準ビーム
電流値のイオンビームをウエハ４０表面に対して走査さ
せながら照射する。走査方法は、上記イオン注入方法の
第１または第２実施例で示したイオンビームの偏向やウ
エハの回転による。この際、非チャネリング領域４０ａ
に位置する拡散層４４ａの形成部分よりも、チャネリン
グ領域４０ｂに位置する拡散層４４ｂの形成部分の不純
物イオンのドーズ量が少なくなるようにしてイオン注入
を行う。

【００４１】上記拡散層形成方法では、キャパシタの電
荷蓄積部になる拡散層４４ａ，４４ｂを形成する際のイ
オン注入で、チャネリング領域４０ｂに注入される不純
物イオンのドーズ量を非チャネリング領域４０ａよりも
減少させている。ここで、図４（２）に示すように、ウ
エハ面内のドーズ量が均一な場合、チャネリング領域
（４０ｂ）における不純物イオンの深さ方向の濃度プロ
ファイル４７ｃは、非チャネリング領域（４０ａ）にお
ける濃度プロファイル４７ａと比較して、深い位置にま
でに及ぶが主な注入深さＤの濃度は僅かに低い値になる
程度である。そして、上記のようにチャネリング領域
（４０ｂ）の不純物イオンのドーズ量を減少させると、
濃度プロファイル４７ｂに示すように、所定深さＤの濃
度差は大きくなる。

【００４２】このことから、図４（３）に示すように、
ウエハ面内のドーズ量が均一な場合、非チャネリング領
域（４０ａ）に形成される電荷蓄積部のポテンシャル井
戸Ｐａと比較して、チャネリング領域（４０ｂ）に形成
される電荷蓄積部のポテンシャル井戸Ｐｃは同程度の深
さでかつ広くなる。そこで、上記のようにチャネリング
領域（４０ｂ）のドーズ量を減少させると、電荷蓄積部
のポテンシャル井戸Ｐｂは浅く広くなる。したがって、
チャネリング領域（４０ｂ）のドーズ量の減少量を制御
することによって、チャネリング領域（４０ｂ）と非チ
ャネリング領域（４０ａ）とに形成されるキャパシタの
電荷蓄積部の電荷蓄積量を同程度にすることができる。

【００４３】次に、上記イオン注入方法の第１または第
２実施例を用いた拡散層形成方法の第２実施例を図５に
基づいて説明する。拡散層形成方法の第２実施例では、
ウエハの表面側に複数配置されるＭＯＳトランジスタの
チャネルになる拡散層を形成する方法を説明する。

【００４４】上記拡散層を形成するウエハ５０は、表面
に酸化膜５１が形成されている。そして、この酸化膜５
１下のウエハ５０の極表層に、上記チャネルになる拡散
層５２ａ，５２ｂを形成する。ここで、拡散層５２ａは
ウエハ５０の非チャネリング領域５０ａに形成されるも
のであり、拡散層５２ｂはチャネリング領域５０ｂに形
成されるものであることとする。

【００４５】上記拡散層５２ａ，５２ｂを形成する場
合、ここでは図示しない注入マスクを酸化膜５１上に形
成する。この注入マスクは、拡散層５２ａ，５２ｂの形
成部を開口するように形成される。

【００４６】次に、上記注入マスク上から、標準ビーム
電流値のイオンビームをウエハ５０表面に対して走査さ
せながら照射する。この際、非チャネリング領域５０ａ
に位置する拡散層５２ａの形成部分よりも、チャネリン
グ領域５０ｂに位置する拡散層５２ｂの形成部分の不純
物イオンのドーズ量が多くなるようにイオン注入を行
う。

【００４７】上記拡散層形成方法では、図５（２）に示
すように、チャネリング領域（５０ｂ）の不純物イオン
の深さ方向の濃度プロファイル５７ｂは、非チャネリン
グ領域（５０ａ）の濃度プロファイル５７ａと比較して
深い位置にまで及ぶ。しかし、非チャネリング領域（５
０ａ）のドーズ量がチャネリング領域（５０ｂ）のドー
ズ量よりも多くなるようにイオン注入を行うので、ＭＯ
Ｓトランジスタのチャネル形成深さでの不純物イオンの
濃度差は減少する。したがって、ＭＯＳトランジスタの
しきい電圧に関わる極表層深さＤでの濃度差は減少す
る。そして、チャネリング領域５０ｂのドーズ量の増加
量を制御することによって、チャネリング領域（５０
ｂ）と非チャネリング領域（５０ａ）とに形成されるＭ
ＯＳトランジスタのしきい電圧を同程度にすることがで
きる。

【００４８】次に、イオン注入方法の第３実施例を図６
に基づいて説明する。イオン注入方法の第３実施例で
は、イオンビーム６１を偏向させることによって、ウエ
ハ６０の表面に対してイオンビーム６１を走査させ、ウ
エハ６０の所定領域に不純物イオンを注入する方法であ
る。

【００４９】先ず、例えば水平に配置されたウエハ６０
の表面に対して、軸チャネリングが発生しない入射角度
θでかつ面チャネリングが発生しない方向からイオンビ
ーム６１を照射する。このような状態から、イオンビー
ム６１を偏向させてウエハ６０に対してイオンビーム６
１を走査させる。この際、イオンビーム６１の偏向角度
θ₁，θ₂と偏向方向とに対応させてウエハ６０の表面
を傾斜させていく。ウエハ６０の表面の傾斜角度γ₁，
γ₂は、イオンビームの偏向角度θ₁，θ₂に一致させ
る。

【００５０】ここでは、例えば、ウエハ６０の所定位置
からイオンビーム６１の走査を開始し、上記所定位置を
支持して固定した状態でイオンビーム６１の走査方向側
を持ち上げていく。これによって、水平面に対するウエ
ハ６０の傾斜角度γ₁，γ₂をイオンビーム６１の偏向
角度θ₁，θ₂と一致させる。上記のようにウエハ６０
を傾斜させる場合、ウエハ６０表面に対するイオンビー
ムの走査速度が一定になるようにイオンビーム６１の偏
向角速度を設定する。そして、この偏向角速度に一致さ
せた傾斜角速度でウエハ６１を傾斜させる。

【００５１】上記の他にも、図７に示すように、イオン
ビーム７１の偏向点Ｏからの所定距離を半径にして、イ
オンビーム７１の偏向面上に描かれる円周Ｌに沿ってウ
エハ７０の表面を傾斜させても良い。このようにウエハ
７０を傾斜させた場合、イオンビームの偏向角速度を一
定に保つことによって、ウエハ７０表面に対するイオン
ビームの走査速度が一定になる。

【００５２】上記のイオン注入方法では、イオンビーム
６１，７１の偏向角度θ₁，θ₂と偏向方向とに一致さ
せてウエハ６０，７０表面を傾斜させている。このこと
から、ウエハ６０，７０表面に対するイオンビーム６
１，７１の入射角度θが一定に保たれる。この際、イオ
ンビームの入射角度θは、チャネリングが発生しないよ
うに設定されている。また、ウエハ６０，７０表面での
イオンビーム６１，７１の走査速度が一定に保たれるよ
うに、イオンビーム６１，７１の偏向角速度が設定され
ている。このため、ウエハ６０，７０の表面内では、チ
ャネリングの発生を防止した状態で深さ方向の濃度プロ
ファイルを均一に保ったイオン注入が行われる。

【００５３】次に、上記イオン注入方法の第３実施例を
行うイオン注入装置の実施例を図８に基づいて説明す
る。イオン注入装置８には、イオン源８２と質量分析部
８３と加速電極８４とからなるイオンビーム生成系８５
が備えられている。このイオンビーム生成系８５で生成
されたイオンビーム８１の経路に沿って、偏向電極８６
が配置されている。偏向電極８６を通過したイオンビー
ム８１の経路上には、試料台８７が配置されている。こ
の試料台８７には、駆動手段８８が設けられている。そ
して、駆動手段８８と上記偏向電極８６とには、制御手
段８９が接続されている。

【００５４】上記イオンビーム生成系８５は、注入目的
とする不純物イオンで構成されるイオンビーム８１を生
成し、このイオンビーム８１を所定の注入エネルギーに
加速するものである。

【００５５】上記偏向電極８６は、イオンビーム８１の
照射角度を偏向させるものである。そして、上記試料台
８７は、その試料載置面８７ａにイオン注入を行う試料
Ｓを載置した状態で保持するものである。

【００５６】上記駆動部８８は、試料台８７の試料載置
面８７ａに保持した試料Ｓの表面を、上記イオン注入方
法の第３実施例と同様に傾斜させるように、試料台８７
を動かすものである。この駆動部８８は、例えば、試料
台８７の所定点を支持点にして、この支持点を固定した
状態で試料台８７の所定端を上昇または下降させるよう
に構成されている。

【００５７】上記制御手段８９は、偏向電極８６による
イオンビーム８１の偏向角度と偏向方向と合わせて試料
載置面８７ａを傾斜させるように、当該偏向電極８６と
試料台８７の駆動手段８８とを制御するものである。

【００５８】上記のように構成されたイオン注入装置８
では、試料台８７に設けられた駆動手段８８と、上記駆
動手段８８と偏向電極８６とに接続されている制御手段
とによって、試料載置面８７ａに載置した試料Ｓに対す
るイオンビームの入射角度を一定に保ってイオン注入を
行うことができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１のイ
オン注入方法によれば、チャネリング領域における不純
物イオンのドーズ量を一定量に対して増減させることに
よって、チャネリング領域における不純物イオンの濃度
プロファイルを非チャネリング領域に対して所定状態に
変化させ、これによってチャネリング領域を含むウエハ
面内に形成されるされる素子特性の均一化を図ることが
できる。

【００６０】そして、本発明の第１の拡散層形成方法に
よれば、キャパシタの電荷蓄積部になる拡散層を形成す
る際のイオン注入で、チャネリング領域に注入される不
純物イオンのドーズ量を非チャネリング領域よりも減少
させることによって、チャネリング領域と非チャネリン
グ領域とに形成されるキャパシタの電荷蓄積部の電荷蓄
積量を同程度にすることが可能になる。したがって、チ
ャネリンが発生するウエハ面内で、均一な電荷蓄積量の
キャパシタを形成することがきる。

【００６１】また、第２の拡散層形成方法によれば、Ｍ
ＯＳトランジスタのチャネルになる拡散層を形成する際
のイオン注入で、チャネリング領域に注入される不純物
イオンのドーズ量を非チャネリング領域よりも増加させ
ることによって、チャネリング領域と非チャネリング領
域とに形成されるＭＯＳトランジスタのチャネル形成部
となる極浅い位置の不純物濃度を同程度にすることが可
能になる。したがって、チャネリングが発生するウエハ
面内で、均一なしきい電圧のＭＯＳトランジスタを形成
することができる。

【００６２】さらに、本発明の第２のイオン注入方法に
よれば、イオンビームの偏向角度と偏向方向に対応させ
てウエハ表面を傾斜させることによって、ウエハ表面に
対するイオンビームの入射角度を一定に保つことが可能
になる。このため、イオン注入の際に、ウエハ面内での
チャネリングの発生を防止することができる。したがっ
て、ウエハ面内での素子特性の均一化を図ることができ
る。

【００６３】そして、本発明のイオン注入装置によれ
ば、試料載置面の傾斜角度と傾斜方向とを変化させる駆
動手段を試料台に設け、イオンビームの偏向角度と偏向
方向とに対応させて駆動手段による試料載置面の傾斜角
度と傾斜方向とを制御する制御手段を駆動手段と偏向電
極とに接続したことによって、試料載置面に載置した試
料に対するイオンビームの入射角度を一定に保ってイオ
ン注入を行うことが可能になる。したがって、チャネリ
ングの発生を防止したイオン注入を行うことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオン注入方法の第１実施例を説明する図であ
る。

【図２】イオン注入方法による不純物拡散を説明する図
である。

【図３】イオン注入方法の第２実施例を説明する図であ
る。

【図４】拡散層形成方法の第１実施例を説明する図であ
る。

【図５】拡散層形成方法の第２実施例を説明する図であ
る。

【図６】イオン注入方法の第３実施例を示す図である。

【図７】イオン注入方法の第３実施例の他の例を示す図
である。

【図８】イオン注入装置の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

８イオン注入装置１０，３０，４０，５０，６０，７０ウエハ１１，３１，６１，７１，８１イオンビーム１２，３２，４０ｂ，５０ｂチャネリング領域１３，３３，４０ａ，５０ａ非チャネリング領域４４ａ，４４ｂ，５２ａ，５２ｂ拡散層８６偏向電極８７試料台８８駆動手段８９制御手段 θ₁，θ₂ 偏向角度 γ₁，γ₂ 傾斜角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハ表面に対してイオンビームを走査
させることによって当該ウエハの所定領域に不純物イオ
ンを注入するイオン注入方法において、前記ウエハの結晶方位に対して前記イオンビームの入射
がチャネリングを起こさない非チャネリング領域に前記
イオンビームが照射される際には、当該イオンビームの
走査速度及びビーム電流値を一定に保つことによって当
該非チャネリング領域に注入される不純物イオンのドー
ズ量を所定の一定量に保ち、前記ウエハの結晶方位に対して前記イオンビームの入射
がチャネリングを起こすチャネリング領域に前記イオン
ビームが照射される際には、当該イオンビームの走査速
度及びウエハ表面に照射されるビーム電流量のうちの少
なくとも一方を変化させることによって当該チャネリン
グ領域に注入される不純物イオンのドーズ量を前記一定
量に対して増減させることを特徴とするイオン注入方
法。
【請求項２】請求項１記載のイオン注入方法を用いて
ウエハの表面側に複数配置されるキャパシタの電荷蓄積
部になる拡散層を形成する方法であって、前記チャネリング領域に注入される不純物イオンのドー
ズ量を、前記非チャネリング領域に注入される不純物イ
オンのドーズ量よりも減少させることを特徴とする拡散
層形成方法。
【請求項３】請求項１記載のイオン注入方法を用いて
ウエハの表面側に複数形成されるＭＯＳトランジスタの
チャネル部になる拡散層の形成方法であって、前記チャネリング領域に注入される不純物イオンのドー
ズ量を、前記非チャネリング領域に注入される不純物イ
オンのドーズ量よりも増加させることを特徴とする拡散
層形成方法。
【請求項４】イオンビームの照射角度を偏向させるこ
とによってウエハの表面に対して当該イオンビームを走
査させ、当該ウエハの所定領域に不純物イオンを注入す
るイオン注入方法において、前記イオンビームを前記ウエハに照射する際には、当該
イオンビームの偏向角度と偏向方向に対応させて当該ウ
エハ表面を傾斜させることを特徴とするイオン注入方
法。
【請求項５】イオンビームの経路に配置され当該イオ
ンビームの照射角度を偏向させる偏向電極と、当該偏向
電極を通過したイオンビームの経路上に配置される試料
台とを備えたイオン注入装置において、前記試料台には、当該試料台の試料載置面の傾斜角度と
傾斜方向とを変化させる駆動手段が設けられ、前記駆動手段と前記偏向電極とには、当該偏向電極によ
るイオンビームの偏向角度と偏向方向に対応させて当該
駆動手段による試料載置面の傾斜角度と傾斜方向とを制
御する制御手段が接続されていることを特徴とするイオ
ン注入装置。