JPH09246243A - Ion beam processing method and semiconductor device - Google Patents

Ion beam processing method and semiconductor device

Info

Publication number
JPH09246243A
JPH09246243A JP4980796A JP4980796A JPH09246243A JP H09246243 A JPH09246243 A JP H09246243A JP 4980796 A JP4980796 A JP 4980796A JP 4980796 A JP4980796 A JP 4980796A JP H09246243 A JPH09246243 A JP H09246243A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
insulating film
processing method
ion
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4980796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Umemura
馨 梅村
Masataka Kato
正高 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4980796A priority Critical patent/JPH09246243A/en
Publication of JPH09246243A publication Critical patent/JPH09246243A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a resist process in gate formation of a semiconductor device. SOLUTION: Pattern ion beams 5, 5' which passed through a stencil mask are projected to a second insulation film 4, in a sample having a lamination part of a semiconductor substrate 1, a first insulation film 2, a conductive layer 3 and the second insulation film 4. Pattern ion beam projection 6, 6' regions are removed and a gate 9 of a conductive layer is formed by dry-etching the conductive layer 3 using the remaining second insulation film 4 as a mask.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイス製造
におけるイオンビーム加工方法およびその半導体装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam processing method and a semiconductor device for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、従来のシリコンゲート形成方法に
ついて図3および図4を用いて説明する。図3(a)の
ように、シリコン基板41を全面酸化させ、シリコン酸
化膜42を被着する。その上に、多結晶シリコン層43
をSiH4 ガスの熱分解などにより堆積させる。この多
結晶シリコン層を低抵抗率化するために、リンを約1×
1021(/cm3)ドープする。次に、多結晶シリコン層4
3の上面に厚さ約300nmのシリコン酸化膜44を形
成した後、図3(b)のように、ホトレジスト45を約
約1μm塗布し、ベークする。
2. Description of the Related Art First, a conventional method for forming a silicon gate will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, the silicon substrate 41 is entirely oxidized and a silicon oxide film 42 is deposited. On top of that, a polycrystalline silicon layer 43
Is deposited by thermal decomposition of SiH 4 gas. To reduce the resistivity of this polycrystalline silicon layer, phosphorus is added to about 1 ×.
Dope 10 21 (/ cm 3 ). Next, the polycrystalline silicon layer 4
After forming a silicon oxide film 44 having a thickness of about 300 nm on the upper surface of 3, the photoresist 45 is applied by about 1 μm and baked as shown in FIG.

【0003】次に、ゲート領域に対応するパターンを発
生する縮小露光装置でホトレジスト45に露光する。図
3(c)で46,46′は投射される光で、47,4
7′はホトレジストの露光部分である。更に、露光後、
現像を行うことにより、図3(d)の48,48′のよ
うに、露光部のホトレジスト47,47′が除去でき
る。
Next, the photoresist 45 is exposed by a reduction exposure device that generates a pattern corresponding to the gate region. In FIG. 3 (c), 46 and 46 'are projected lights, 47 and 4
7'is the exposed portion of the photoresist. Furthermore, after exposure,
By developing, the photoresists 47, 47 'in the exposed portions can be removed as shown by 48, 48' in FIG. 3 (d).

【0004】次に、残ったホトレジスト45をマスクに
して、シリコン酸化膜44をドライエッチングして、開
口部49,49′を形成した(図4(a))後、ホトレ
ジスト45をアッシングして除去する(図4(b))。
Next, using the remaining photoresist 45 as a mask, the silicon oxide film 44 is dry-etched to form openings 49 and 49 '(FIG. 4A), and then the photoresist 45 is removed by ashing. (FIG. 4B).

【0005】更に、残ったシリコン酸化膜44をマスク
にして、多結晶シリコン層43をドライエッチングを行
うことにより、開口部49,49′に対応する多結晶シ
リコン層43が除去され、開口50,50′が形成さ
れ、シリコンゲート51が形成できる。このようにして
シリコンゲート形成工程が完了する(図4(c))。
Further, by using the remaining silicon oxide film 44 as a mask, the polycrystalline silicon layer 43 is dry-etched to remove the polycrystalline silicon layer 43 corresponding to the openings 49, 49 ', and the openings 50, 49'. 50 'is formed and the silicon gate 51 can be formed. In this way, the silicon gate forming process is completed (FIG. 4C).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
シリコンゲート形成方法では、シリコン酸化膜のパター
ニングに先立ち、レジスト塗布,露光,現像,除去とい
った一連のレジスト工程が必要であった。レジスト工程
があるため時間を要するレジスト工程間で不良品が発生
する、また、レジストの使用によってレジスト残渣によ
る汚染が発生するなどの問題が生じていた。
As described above, the conventional silicon gate forming method requires a series of resist steps such as resist coating, exposure, development and removal prior to patterning the silicon oxide film. Since there is a resist process, there are problems that defective products are generated between the time-consuming resist processes, and that the use of the resist causes contamination by resist residues.

【0007】短時間に大量の良品の半導体デバイスを生
産するためには、半導体デバイスの完成までの工程数を
削減することが必須で、中でも、ゲート形成時にレジス
ト工程を経ることのない新たな加工方法が望まれてい
た。
In order to produce a large number of non-defective semiconductor devices in a short time, it is essential to reduce the number of steps until the completion of the semiconductor devices. Above all, a new process which does not go through a resist step at the time of forming a gate is required. A method was desired.

【0008】上述の問題点に鑑み、本発明が達成しよう
とする第1の目的は、半導体デバイス製造工程で、従来
行われていたレジスト工程を経ることなくゲートを形成
するためのイオンビーム加工方法を提供することであ
り、また、第2の目的は、第1の目的を実現させるため
のイオンビーム加工装置を提供することにある。さら
に、第3の目的は、ホトレジストを用いずに0.1μm
以下のゲートパターンを精度よく形成することにある。
In view of the above problems, the first object of the present invention is to achieve an ion beam processing method for forming a gate in a semiconductor device manufacturing process without the conventional resist process. And a second object is to provide an ion beam processing apparatus for achieving the first object. Furthermore, the third purpose is 0.1 μm without using photoresist.
The purpose is to accurately form the following gate pattern.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、以下
の方法によって達成される。
The first object is achieved by the following method.

【0010】(1)レジスト工程を用いることなく半導
体デバイスのゲートを形成するイオンビーム加工方法で
あって、シリコン基板と第1の絶縁膜と導電層と第2の
絶縁膜の積層部を有する試料に対し、イオン源から引出
したイオンビームを開口パターンを有するステンシルマ
スクに照射して、上記開口パターンを通過したパターン
イオンビームを投射レンズによって上記第2の絶縁膜に
上記パターンイオンビーム照射領域を形成する工程を含
むことで上記導電層のゲートを形成するイオンビーム加
工方法。
(1) An ion beam processing method for forming a gate of a semiconductor device without using a resist process, the sample having a laminated portion of a silicon substrate, a first insulating film, a conductive layer and a second insulating film. On the other hand, the stencil mask having the opening pattern is irradiated with the ion beam extracted from the ion source, and the pattern ion beam passing through the opening pattern is formed on the second insulating film by the projection lens to form the patterned ion beam irradiation region. An ion beam processing method for forming a gate of the conductive layer by including the step of:

【0011】(2)レジスト工程を用いることなくシリ
コン半導体デバイスのゲートを形成するイオンビーム加
工方法であって、シリコン基板に第1の絶縁膜を形成す
る工程,上記第1の絶縁膜の上に導電層を形成する工
程,上記導電層の上に第2の絶縁膜を形成する工程,イ
オン源から引出したイオンビームを開口パターンを有す
るステンシルマスクに照射し、上記開口パターンを通過
したパターンイオンビームを投射レンズによって上記第
2の絶縁膜に投射する工程,上記パターンイオンビーム
投射を受けた上記第2の絶縁膜を除去する工程,上記工
程によって残った上記第2の絶縁膜をマスクにして上記
導電層をドライエッチングする工程を含むイオンビーム
加工方法。
(2) An ion beam processing method for forming a gate of a silicon semiconductor device without using a resist process, which comprises a step of forming a first insulating film on a silicon substrate, and a step of forming a first insulating film on the first insulating film. A step of forming a conductive layer, a step of forming a second insulating film on the conductive layer, a stencil mask having an opening pattern is irradiated with an ion beam extracted from an ion source, and a patterned ion beam passing through the opening pattern A projection lens onto the second insulating film, a step of removing the second insulating film subjected to the patterned ion beam projection, the second insulating film remaining after the step as a mask, An ion beam processing method including a step of dry etching a conductive layer.

【0012】(3)(1)または(2)のイオンビーム
加工方法で、上記第1の絶縁膜が、シリコン酸化膜,タ
ンタル酸化膜,高誘電率膜のいずれかであるゲート加工
方法。
(3) A gate processing method according to (1) or (2) above, wherein the first insulating film is any one of a silicon oxide film, a tantalum oxide film, and a high dielectric constant film.

【0013】(4)(1)または(2)のイオンビーム
加工方法で、上記導電層が、多結晶シリコンまたは金属
サリサイドのいずれかであるイオンビーム加工方法。
(4) The ion beam processing method according to (1) or (2), wherein the conductive layer is either polycrystalline silicon or metal salicide.

【0014】(5)(1)または(2)で、上記パター
ンイオンビームのイオン種がリン,ヒ素のうちのいずれ
かであるイオンビーム加工方法。
(5) The ion beam processing method according to (1) or (2), wherein the ion species of the patterned ion beam is either phosphorus or arsenic.

【0015】(6)(5)のイオンビーム加工方法で、
上記パターンイオンビームによるイオン注入量が1×1
14/cm2 以上であるイオンビーム加工方法。
(6) In the ion beam processing method of (5),
Ion implantation amount by the patterned ion beam is 1 × 1
Ion beam processing method of 0 14 / cm 2 or more.

【0016】(7)(2)で、上記パターンイオンビー
ム投射を受けた第2の絶縁膜を除去する工程が、ウェッ
トエッチングによるイオンビーム加工方法。
The steps (7) and (2) of removing the second insulating film which has been subjected to the patterned ion beam projection are an ion beam processing method by wet etching.

【0017】また、上記第2の目的は、以下の装置によ
って達成される。
The above second object is achieved by the following device.

【0018】(8)イオン源と、該イオン源から放出し
たイオンを質量分離する質量分離器と、開口パターンを
備えたステンシルマスクを保持するマスクステージと、
上記イオン源よりイオンビームを引き出し上記ステンシ
ルマスクに照射する照射光学系と、試料を保持して微動
する試料ステージと、上記開口パターンを通過したパタ
ーンイオンビームを上記試料に注入する投射光学系とを
少なくとも備えたイオンビーム加工装置で、上記試料表
面に電子を供給する電子源を備えたイオンビーム加工装
置。
(8) An ion source, a mass separator for mass-separating ions emitted from the ion source, a mask stage for holding a stencil mask having an opening pattern,
An irradiation optical system that extracts an ion beam from the ion source and irradiates the stencil mask, a sample stage that holds the sample and slightly moves, and a projection optical system that injects the patterned ion beam that has passed through the opening pattern into the sample. An ion beam processing apparatus comprising at least the electron beam processing apparatus, comprising an electron source for supplying electrons to the sample surface.

【0019】さらに、上記第3の目的は、(9)(1)
から(7)のイオンビーム加工方法を用いて形成された
導電体層を備えた半導体装置によって実現される。
Further, the above third object is (9) (1).
It is realized by a semiconductor device provided with a conductor layer formed by using the ion beam processing method of (7) to (7).

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明によるイオンビーム投射方
法の実施の形態を図1および図2を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an ion beam projection method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0021】図2は本発明によるイオンビーム加工に用
いたイオンビーム加工装置20の概略構成である。イオ
ンビーム加工装置20はイオン源21と、開口パターン
22を有するステンシルマスク23を保持するマスクス
テージ24と、イオン源21から放出するイオンビーム
25をステンシルマスク23に照射するイオン照射光学
系26と、ステンシルマスク23を通過したパターンイ
オンビーム27を試料28に投射してステンシルマスク
23の開口パターン22と縮少投射領域を形成するイオ
ン投射光学系29と、試料28を保持して移動する試料
ステージ28′などから構成される。
FIG. 2 is a schematic configuration of an ion beam processing apparatus 20 used for ion beam processing according to the present invention. The ion beam processing apparatus 20 includes an ion source 21, a mask stage 24 holding a stencil mask 23 having an opening pattern 22, an ion irradiation optical system 26 for irradiating the stencil mask 23 with an ion beam 25 emitted from the ion source 21, An ion projection optical system 29 that projects the patterned ion beam 27 that has passed through the stencil mask 23 onto the sample 28 to form an aperture pattern 22 of the stencil mask 23 and a reduced projection area, and a sample stage 28 that moves while holding the sample 28. ′ Etc.

【0022】イオン照射光学系26とイオン投射光学系
29は種々の光学部品からなり、イオン照射光学系26
は、例えば、所望のイオンと不要なイオンを分離する質
量分離器30,拡がりのあるイオンビームを集束させス
テンシルマスクに照射する照射レンズ31などからな
り、イオン投射光学系29はパターンイオンビーム27
を集束するための集束レンズ32,パターンイオンビー
ム27を試料28に投射するための投射レンズ33,所
望のイオンのみを通過させる質量分離アパチャ(図示せ
ず)やなどからなる。
The ion irradiation optical system 26 and the ion projection optical system 29 are composed of various optical parts.
Is composed of, for example, a mass separator 30 for separating desired ions and unnecessary ions, an irradiation lens 31 for converging a spread ion beam and irradiating the stencil mask, and the ion projection optical system 29 uses the pattern ion beam 27.
A focusing lens 32 for focusing the beam, a projection lens 33 for projecting the patterned ion beam 27 onto the sample 28, a mass separation aperture (not shown) for passing only desired ions, and the like.

【0023】電子線供給源34は、パターンビーム照射
時の試料28の帯電を防止するために電子35を供給す
る。その他、ビーム位置を調整するためのアライナ(図
示せず),イオンビームの試料への到達を遮断させるブ
ランカ(図示せず),機械的シャッタ(図示せず)など
も含まれる場合がある。
The electron beam supply source 34 supplies electrons 35 to prevent the sample 28 from being charged when the pattern beam is irradiated. In addition, an aligner (not shown) for adjusting the beam position, a blanker (not shown) for blocking the ion beam from reaching the sample, and a mechanical shutter (not shown) may be included.

【0024】イオン源21には液体金属イオン源や電界
電離ガスイオン源,微小発生源を持つプラズマイオン源
を用いる。
As the ion source 21, a liquid metal ion source, a field ionized gas ion source, or a plasma ion source having a minute generation source is used.

【0025】ステンシルマスク23は、所望のイオン投
射領域と略相似形の開口パターン22を有する。開口パ
ターン22の寸法はイオンビーム照射寸法とイオン光学
系の縮小率で決まり、例えば、試料上に2μm平方の矩
形領域を縮小率1/10の光学系で作成するには、ステ
ンシルマスク上に20μm平方の矩形開口パターンを設
ければよい。
The stencil mask 23 has an opening pattern 22 which is substantially similar to the desired ion projection area. The size of the aperture pattern 22 is determined by the irradiation size of the ion beam and the reduction ratio of the ion optical system. A square rectangular opening pattern may be provided.

【0026】レンズ類31,32,33は静電電極群で
あり、電極構成や配置、印加電圧は歪の少ないパターン
イオンビームを形成するために種々改変することができ
る。試料27に形成される像の大きさが、ステンシルマ
スクに形成されたパターンの数分の一から数十分の一に
縮小されるようなレンズ配置をとる。
The lenses 31, 32, and 33 are electrostatic electrode groups, and the electrode configuration, arrangement, and applied voltage can be variously modified to form a patterned ion beam with little distortion. The lens arrangement is such that the size of the image formed on the sample 27 is reduced from a fraction of the pattern formed on the stencil mask to a few tenths.

【0027】試料ステージ28′は試料28を保持して
ステップアンドリピート式に移動でき、1度のイオンビ
ーム投射を行った後、一旦、イオンビームをブランキン
グ状態にして、次の投射領域に試料ステージを移動して
イオンビーム投射を行う。この繰返しによって、試料全
面にレジスト工程を経ることなくパターンイオンビーム
投射領域が形成できる。
The sample stage 28 'holds the sample 28 and can be moved in a step-and-repeat manner. After performing ion beam projection once, the ion beam is once made into a blanking state and the sample is projected onto the next projection area. The stage is moved to perform ion beam projection. By repeating this, the patterned ion beam projection region can be formed on the entire surface of the sample without passing through the resist process.

【0028】また、試料のパターンビーム照射部に絶縁
部が露出していると、チャージアップを起し、パターン
ビーム軌道のずれや、ボケを生じる。電子源34はチャ
ージアップを防止するために少なくともパターンイオン
ビーム照射領域を含む範囲に電子35を供給することが
できる。
Further, if the insulating portion is exposed at the pattern beam irradiation portion of the sample, charge-up occurs, causing deviation of the pattern beam trajectory and blurring. The electron source 34 can supply the electrons 35 to a range including at least the patterned ion beam irradiation region in order to prevent charge-up.

【0029】次に、本発明によるイオンビーム加工方法
を用いた半導体デバイスのシリコンゲート形成方法につ
いて図1を用いて説明する。
Next, a method for forming a silicon gate of a semiconductor device using the ion beam processing method according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0030】まず、図1(a)のように、シリコン基板
1を全面酸化させ、第1の絶縁膜(ゲート酸化膜)2を
被着した後、導電層3を堆積させる。更に、導電層3の
上面に、第2の絶縁膜4を被着する。本実施例では、第
1の絶縁膜にシリコン酸化膜を用いたが、シリコン酸化
膜に限ることはなく、タンタル酸化膜やその他の高誘電
率膜を用いてもよい。また、導電層3には多結晶シリコ
ンを用いた。これも多結晶シリコンに限ることはなく、
チタンサリサイド,ニッケルサリサイド,コバルトサリ
サイドなど金属サリサイドや他の金属でもよい。第2の
絶縁膜4はシリコン酸化膜を用いた。他の酸化膜や、イ
オンビーム照射部と非照射部がエッチングによって高選
択性を示す膜であればよい。例えば、第2の絶縁膜4と
してシリコン酸化膜を用いた場合、リンイオンやヒ素イ
オンを体積密度で1020cm-3以上導入することにより、
非照射部に対してフッ酸系のエッチング時のエッチング
量が約10倍となる。
First, as shown in FIG. 1A, the silicon substrate 1 is entirely oxidized to deposit a first insulating film (gate oxide film) 2, and then a conductive layer 3 is deposited. Further, the second insulating film 4 is deposited on the upper surface of the conductive layer 3. Although the silicon oxide film is used as the first insulating film in the present embodiment, the first insulating film is not limited to the silicon oxide film, and a tantalum oxide film or another high dielectric constant film may be used. In addition, polycrystalline silicon was used for the conductive layer 3. This is not limited to polycrystalline silicon,
Metal salicide such as titanium salicide, nickel salicide, cobalt salicide, and other metals may be used. A silicon oxide film was used for the second insulating film 4. Any other oxide film or a film in which the ion beam irradiation portion and the non-irradiation portion exhibit high selectivity by etching may be used. For example, when a silicon oxide film is used as the second insulating film 4, by introducing phosphorus ions or arsenic ions at a volume density of 10 20 cm −3 or more,
The etching amount during hydrofluoric acid etching is about 10 times that of the non-irradiated portion.

【0031】次に、ゲート領域と相反関係にある開口パ
ターンを持つステンシルマスクを搭載したイオンビーム
加工装置で第2の絶縁膜4にパターンイオン投射を行
う。符号5,5′は投射されるパターンイオンビームを
示す。投射したイオン種はリンであり、注入量は約5×
1015/cm2 であった(図1(b))。
Next, pattern ion projection is performed on the second insulating film 4 by an ion beam processing apparatus equipped with a stencil mask having an opening pattern having a reciprocal relation with the gate region. Reference numerals 5 and 5'represent the projected patterned ion beam. The projected ion species is phosphorus, and the injection amount is about 5 ×.
It was 10 15 / cm 2 (Fig. 1 (b)).

【0032】次に、パターンイオンビーム投射領域6,
6′にエッチングを施す。この場合、シリコン酸化膜と
多結晶シリコンとの選択性が大きいフッ酸系の薬剤を用
いたウェットエッチングを採用した。この工程により、
パターンイオンビーム投射領域6,6′は除去でき、開
口7,7′が形成される(図1(c))。
Next, the pattern ion beam projection area 6,
6'is etched. In this case, wet etching using a hydrofluoric acid-based chemical having a high selectivity between a silicon oxide film and polycrystalline silicon was adopted. By this process,
The patterned ion beam projection areas 6 and 6'can be removed, and openings 7 and 7'are formed (FIG. 1C).

【0033】本実施例では、多結晶シリコン層の厚さを
100nm、シリコン酸化膜の厚さを15nmとしてい
る。また、イオン非照射領域の長さ(ゲートパターン
幅)は0.05μm(=50nm)である。前述のウェッ
トエッチングにより照射領域のシリコン酸化膜を除去す
るために20%のオーバーエッチングを加えたとして
も、非照射領域のシリコン酸化膜は20%はその厚さが
約2nm減少するのみであり、また、非照射領域のパタ
ーン幅は約4nm減少するにすぎず、ゲートパターン幅
の10%以内である。
In this embodiment, the polycrystalline silicon layer has a thickness of 100 nm and the silicon oxide film has a thickness of 15 nm. The length of the non-ion-irradiated region (gate pattern width) is 0.05 μm (= 50 nm). Even if 20% over-etching is performed to remove the silicon oxide film in the irradiation region by the above-mentioned wet etching, the thickness of the silicon oxide film in the non-irradiation region is reduced by about 2 nm only in 20%, Further, the pattern width of the non-irradiated region only decreases by about 4 nm, which is within 10% of the gate pattern width.

【0034】次いで、残った第2のシリコン酸化膜4を
マスクとしてドライエッチングを行うことにより、イオ
ンビーム投射を受けた部分に対応する多結晶シリコン層
3を除去でき、多結晶シリコンゲート9を形成できる
(図1(d))。この多結晶シリコン層の異方性エッチ
ングでは、シリコン酸化膜比で30倍のエッチングレー
トが確保できるため、13nmの残膜でも十分に多結晶
シリコン層のパターニングが可能である。
Then, the remaining second silicon oxide film 4 is used as a mask to perform dry etching to remove the polycrystalline silicon layer 3 corresponding to the portion irradiated with the ion beam, thereby forming the polycrystalline silicon gate 9. Yes (Fig. 1 (d)). In this anisotropic etching of the polycrystalline silicon layer, an etching rate 30 times higher than that of the silicon oxide film can be secured, and therefore the polycrystalline silicon layer can be sufficiently patterned even with the remaining film of 13 nm.

【0035】このように、本発明によるイオンビーム形
成方法によれば、半導体デバイスのゲートを形成するに
あたって、レジスト工程が不要であるため、形成工程が
簡略化されると共に、所要時間が短縮され、また、従来
レジスト工程で発生していた不良品がなくなり、さら
に、レジストの残渣による汚染の心配もなくなった。
As described above, according to the ion beam forming method of the present invention, since the resist process is not required when forming the gate of the semiconductor device, the forming process is simplified and the required time is shortened. In addition, defective products that have been generated in the conventional resist process are eliminated, and there is no fear of contamination due to resist residues.

【0036】また、本実施例では多結晶シリコン層の微
細加工の詳細を述べたが、これをゲート電極や配線層と
してCMOS回路やDRAM等の半導体装置に適用する
ことが、公知の技術を用いて容易であることは言うまで
もない。
Further, although the details of fine processing of the polycrystalline silicon layer have been described in this embodiment, a well-known technique can be applied to apply this to a semiconductor device such as a CMOS circuit or DRAM as a gate electrode or a wiring layer. Needless to say, it is easy.

【0037】本発明によれば、従来のレジスト方式では
困難であった0.1μm 以下のゲートパターン加工でも
10%以内の精度で加工できる。
According to the present invention, it is possible to process a gate pattern of 0.1 μm or less, which is difficult with the conventional resist method, with an accuracy of 10% or less.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によるイオンビーム投射方法によ
って、従来行われていた煩雑なレジスト塗布,露光,現
像,レジスト除去というレジスト工程を経ることなくゲ
ートを作成することができ、半導体デバイスの完成まで
の作業工程数を削減することができる。
According to the ion beam projection method of the present invention, a gate can be formed without going through the resist steps of resist coating, exposure, development and resist removal which have been conventionally performed, and until the completion of a semiconductor device. The number of working steps can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例によるイオンビーム加工方法
を用いたゲートの形成工程を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing a gate forming process using an ion beam processing method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例によるイオンビーム加工装置
の断面図。
FIG. 2 is a sectional view of an ion beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来のシリコンゲートの形成工程の説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a conventional silicon gate forming process.

【図4】従来のシリコンゲートの形成手順の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional procedure for forming a silicon gate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…第1の絶縁膜、3…導電層、4
…第2の絶縁膜、5,5′…パターンイオンビーム、9
…ゲート、20…イオンビーム加工装置、21…イオン
源、23…ステンシルマスク、27…パターンイオンビ
ーム、28…試料、34…電子源。
1 ... Silicon substrate, 2 ... First insulating film, 3 ... Conductive layer, 4
... second insulating film, 5, 5 '... patterned ion beam, 9
... Gate, 20 ... Ion beam processing device, 21 ... Ion source, 23 ... Stencil mask, 27 ... Pattern ion beam, 28 ... Sample, 34 ... Electron source.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レジスト工程を用いることなく半導体デバ
イスのゲートを形成するイオンビーム加工方法におい
て、シリコン基板と第1の絶縁膜と導電層と第2の絶縁
膜の積層部を有する試料に対して、イオン源から引出し
た上記イオンビームを開口パターンを有するステンシル
マスクに照射して、上記開口パターンを通過したパター
ンイオンビームを投射レンズによって上記第2の絶縁膜
に投射し、上記パターンイオンビーム照射領域を形成す
る工程を含んで上記導電層のゲートを形成することを特
徴とするイオンビーム加工方法。
1. An ion beam processing method for forming a gate of a semiconductor device without using a resist process, for a sample having a laminated portion of a silicon substrate, a first insulating film, a conductive layer and a second insulating film. The stencil mask having an opening pattern is irradiated with the ion beam extracted from the ion source, and the pattern ion beam passing through the opening pattern is projected onto the second insulating film by a projection lens to form the pattern ion beam irradiation region. An ion beam processing method comprising forming a gate of the conductive layer including a step of forming.
【請求項2】レジスト工程を用いることなくシリコン半
導体デバイスのゲートを作成するイオンビーム加工方法
において、シリコン基板に第1の絶縁膜を形成する工
程,上記第1の絶縁膜の上に導電層を形成する工程,上
記導電層の上に第2の絶縁膜を形成する工程,イオン源
から引出したイオンビームを開口パターンを有するステ
ンシルマスクに照射し、上記開口パターンを通過したパ
ターンイオンビームを投射レンズによって上記第2の絶
縁膜に投射する工程,上記パターンイオンビーム投射を
受けた上記第2の絶縁膜を除去する工程,上記第2の絶
縁膜を除去する工程によって残った上記第2の絶縁膜を
マスクにして上記導電層をドライエッチングする工程を
含むことを特徴とするイオンビーム加工方法。
2. An ion beam processing method for forming a gate of a silicon semiconductor device without using a resist step, the step of forming a first insulating film on a silicon substrate, wherein a conductive layer is formed on the first insulating film. Forming step, forming a second insulating film on the conductive layer, irradiating an ion beam extracted from an ion source onto a stencil mask having an opening pattern, and projecting a patterned ion beam passing through the opening pattern into a projection lens The step of projecting onto the second insulating film, the step of removing the second insulating film subjected to the pattern ion beam projection, and the step of removing the second insulating film, the second insulating film remaining. And a step of dry-etching the conductive layer using the mask as a mask.
【請求項3】請求項1または2において、上記第1の絶
縁膜が、シリコン酸化膜,タンタル酸化膜,高誘電率膜
のいずれかであるゲート加工方法。
3. The gate processing method according to claim 1, wherein the first insulating film is any one of a silicon oxide film, a tantalum oxide film and a high dielectric constant film.
【請求項4】請求項1または2において、上記導電層
が、多結晶シリコンまたは金属サリサイドのいずれかで
あるイオンビーム加工方法。
4. The ion beam processing method according to claim 1, wherein the conductive layer is either polycrystalline silicon or metal salicide.
【請求項5】請求項1または2において、上記パターン
イオンビームのイオン種がリンまたはヒ素のうちのいず
れかであるイオンビーム加工方法。
5. The ion beam processing method according to claim 1, wherein the ion species of the patterned ion beam is either phosphorus or arsenic.
【請求項6】請求項5において、上記パターンイオンビ
ームによるイオン注入量が1×1014/cm2 以上であるイ
オンビーム加工方法。
6. The ion beam processing method according to claim 5, wherein the ion implantation amount by the patterned ion beam is 1 × 10 14 / cm 2 or more.
【請求項7】請求項2において、上記パターンイオンビ
ーム投射を受けた第2の絶縁膜を除去する工程が、ウェ
ットエッチングによるイオンビーム加工方法。
7. The ion beam processing method according to claim 2, wherein the step of removing the second insulating film subjected to the patterned ion beam projection is wet etching.
【請求項8】イオン源と、上記イオン源から放出したイ
オンを質量分離する質量分離器と、開口パターンを備え
たステンシルマスクを保持するマスクステージと、上記
イオン源からイオンビームを引出して上記ステンシルマ
スクに照射する照射光学系と、試料を保持して微動する
試料ステージと、上記開口パターンを通過したパターン
イオンビームを上記試料に投射する投射光学系と、上記
試料表面に電子を供給する電子源を少なくとも備えたイ
オンビーム加工装置。
8. An ion source, a mass separator for mass-separating the ions emitted from the ion source, a mask stage for holding a stencil mask having an opening pattern, and an ion beam for extracting the ion beam from the ion source. An irradiation optical system that irradiates a mask, a sample stage that holds and moves the sample finely, a projection optical system that projects the patterned ion beam that has passed through the aperture pattern onto the sample, and an electron source that supplies electrons to the sample surface. An ion beam processing apparatus including at least.
【請求項9】請求項1から7のいずれかに記載のイオン
ビーム加工方法を用いて形成された導電体層を備えた半
導体装置。
9. A semiconductor device comprising a conductor layer formed by using the ion beam processing method according to claim 1. Description:
JP4980796A 1996-03-07 1996-03-07 Ion beam processing method and semiconductor device Pending JPH09246243A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4980796A JPH09246243A (en) 1996-03-07 1996-03-07 Ion beam processing method and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4980796A JPH09246243A (en) 1996-03-07 1996-03-07 Ion beam processing method and semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09246243A true JPH09246243A (en) 1997-09-19

Family

ID=12841413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4980796A Pending JPH09246243A (en) 1996-03-07 1996-03-07 Ion beam processing method and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09246243A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8460569B2 (en) Method and system for post-etch treatment of patterned substrate features
US9760008B2 (en) Direct current superposition freeze
KR100641952B1 (en) Method for Forming Fine Pattern of Semiconductor Device
JPS63116430A (en) Method of forming mask
KR100590575B1 (en) Method of electron beam lithography using new material
JP2639372B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3036506B2 (en) Method of manufacturing batch aperture for electron beam exposure apparatus
JPH07273093A (en) Plasma etching method
JPH09246243A (en) Ion beam processing method and semiconductor device
US20040067627A1 (en) Dry lithograpy method and method of forming gate pattern using the same
JP2000331905A (en) Manufacture of transfer mask-blank for exposure of charged-particle beam
US5472826A (en) Semiconductor device fabrication method
JP2003273002A (en) Method of manufacturing mask
JP3078164B2 (en) Fine processing method
JPH01189923A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH01269941A (en) Formation of fine pattern
JPH0513319A (en) Pattern formation
US4368215A (en) High resolution masking process for minimizing scattering and lateral deflection in collimated ion beams
JP2006228776A (en) Charged particle beam aligner and charged particle beam exposure method
JPS58143527A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2785315B2 (en) Method of forming fine pattern
JPH1041309A (en) Wiring formation method of semiconductor device
JPS60216551A (en) Ion beam etching method
JPH02174216A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61128524A (en) Forming method of fine pattern