JPH09260301A - イオン注入方法 - Google Patents
イオン注入方法Info
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- JPH09260301A JPH09260301A JP9612996A JP9612996A JPH09260301A JP H09260301 A JPH09260301 A JP H09260301A JP 9612996 A JP9612996 A JP 9612996A JP 9612996 A JP9612996 A JP 9612996A JP H09260301 A JPH09260301 A JP H09260301A
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- ion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ表面からの濃度プロファイルがウエハ
面内で均一となるイオン注入方法を提供することであ
る。 【解決手段】 イオンビームが３５゜〜５５゜の範囲の
入射角度θで入射するように傾斜させた傾斜面上に、ウ
エハのオリエンテーションフラットが傾斜面内の水平線
に対して特定の角度をなすようにウエハを設置してイオ
ン注入を所定時間施す。次いで、ウエハ中心軸回りに傾
斜面を所定の回転角度回転して、停止させ、ウエハにイ
オン注入を所定時間施すことを、所定回数繰り返す。ウ
エハへのチャネリングが生じない角度でイオン注入して
いるので、これにより、ウエハの酸化膜の膜厚分布が一
様でなくても、ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロフ
ァイルはウエハ面内で均一となる。
面内で均一となるイオン注入方法を提供することであ
る。 【解決手段】 イオンビームが３５゜〜５５゜の範囲の
入射角度θで入射するように傾斜させた傾斜面上に、ウ
エハのオリエンテーションフラットが傾斜面内の水平線
に対して特定の角度をなすようにウエハを設置してイオ
ン注入を所定時間施す。次いで、ウエハ中心軸回りに傾
斜面を所定の回転角度回転して、停止させ、ウエハにイ
オン注入を所定時間施すことを、所定回数繰り返す。ウ
エハへのチャネリングが生じない角度でイオン注入して
いるので、これにより、ウエハの酸化膜の膜厚分布が一
様でなくても、ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロフ
ァイルはウエハ面内で均一となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハへの
イオン注入方法に関し、更に詳しくは、ウエハ表面から
の深さ方向の濃度プロファイルがウエハ面内に関し均一
になるようにイオンを注入するように改良したイオン注
入方法に関するものである。
イオン注入方法に関し、更に詳しくは、ウエハ表面から
の深さ方向の濃度プロファイルがウエハ面内に関し均一
になるようにイオンを注入するように改良したイオン注
入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳＦＥＴ等のＬＤＤ（Lighyly Dope
d Drain）構造又はＬＤＤの拡がりを抑制する、いわゆ
るPocket構造を形成する際のイオン注入では、ウエハ表
面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルにおける面
内均一性を維持することが、良好なトランジスタ特性を
得るために重要である。そこで、深さ方向のイオン濃度
プロファイルを制御するために、ウエハ法線とイオンビ
ームとのなす角度（以下、チルト角と記載）を大きくし
た大傾角イオン注入法と、シャドー効果を防止するため
にウエハを回転させながらイオン注入を行う回転注入法
とを併用する方法が多用されている。ところで、大傾角
イオン注入法と回転注入法との併用方法を実施する場合
には、チルト角は４５゜ないしその近傍の大きな角度で
行うことが、ゲート電極下の不純物分布の制御性が良い
理由により、望ましい場合が多い。
d Drain）構造又はＬＤＤの拡がりを抑制する、いわゆ
るPocket構造を形成する際のイオン注入では、ウエハ表
面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルにおける面
内均一性を維持することが、良好なトランジスタ特性を
得るために重要である。そこで、深さ方向のイオン濃度
プロファイルを制御するために、ウエハ法線とイオンビ
ームとのなす角度（以下、チルト角と記載）を大きくし
た大傾角イオン注入法と、シャドー効果を防止するため
にウエハを回転させながらイオン注入を行う回転注入法
とを併用する方法が多用されている。ところで、大傾角
イオン注入法と回転注入法との併用方法を実施する場合
には、チルト角は４５゜ないしその近傍の大きな角度で
行うことが、ゲート電極下の不純物分布の制御性が良い
理由により、望ましい場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、４５゜のチル
ト角で併用方法を実施する際、オリエンテーションフラ
ットが水平方向を向く初期設定位置にウエハを置き、そ
の後、ウエハの中心軸の周りにウエハを回転させてイオ
ン注入を行うと、或る回転角度及びその回転角度に９０
°の整数倍を加えてた回転角度では、１１０結晶軸への
チャネリングが生じてイオンが局所的に深く注入され、
この結果、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロ
ファイルにおける面内均一性を維持できないという問題
があった。本明細書で、ウエハの回転角度とは、オリエ
ンテーションフラットが水平方向かつウエハ最下端位置
にあるウエハをウエハ中心軸周りに回転させた時、元の
水平で最下端位置のオリエンテーションフラットとウエ
ハが回転した位置でのオリエンテーションフラットとの
なす角度である。また、ＬＤＤ構造を形成するために併
用方法によりイオン注入を行う際は、ゲートＳｉＯ2 膜
及びポリシリコン電極層を形成し、エッチングしてゲー
ト電極層を形成した後に行うことが多い。ところで、Ｓ
ｉＯ2 膜の膜厚は、ゲートＳｉＯ2 膜とポリシリコン電
極層とのエッチング選択比とオーバーエッチング量に依
存しており、この結果、膜厚分布が一様でない。膜厚分
布が一様でないことによりチャネリングが局所的に発生
するするので、ウエハ深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルがばらつき、しかも浅いＰＮ接合を形成できないこと
が多かった。以上のように、従来の方法では、ウエハ表
面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルがウエハ面
内でばらついており、このため、ウエハごとやロットご
とにもばらつきが生じ、半導体装置の製品歩留まりが悪
いという問題があった。
ト角で併用方法を実施する際、オリエンテーションフラ
ットが水平方向を向く初期設定位置にウエハを置き、そ
の後、ウエハの中心軸の周りにウエハを回転させてイオ
ン注入を行うと、或る回転角度及びその回転角度に９０
°の整数倍を加えてた回転角度では、１１０結晶軸への
チャネリングが生じてイオンが局所的に深く注入され、
この結果、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロ
ファイルにおける面内均一性を維持できないという問題
があった。本明細書で、ウエハの回転角度とは、オリエ
ンテーションフラットが水平方向かつウエハ最下端位置
にあるウエハをウエハ中心軸周りに回転させた時、元の
水平で最下端位置のオリエンテーションフラットとウエ
ハが回転した位置でのオリエンテーションフラットとの
なす角度である。また、ＬＤＤ構造を形成するために併
用方法によりイオン注入を行う際は、ゲートＳｉＯ2 膜
及びポリシリコン電極層を形成し、エッチングしてゲー
ト電極層を形成した後に行うことが多い。ところで、Ｓ
ｉＯ2 膜の膜厚は、ゲートＳｉＯ2 膜とポリシリコン電
極層とのエッチング選択比とオーバーエッチング量に依
存しており、この結果、膜厚分布が一様でない。膜厚分
布が一様でないことによりチャネリングが局所的に発生
するするので、ウエハ深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルがばらつき、しかも浅いＰＮ接合を形成できないこと
が多かった。以上のように、従来の方法では、ウエハ表
面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルがウエハ面
内でばらついており、このため、ウエハごとやロットご
とにもばらつきが生じ、半導体装置の製品歩留まりが悪
いという問題があった。
【０００４】以上のような事情に照らして、本発明の目
的は、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファ
イルがウエハ面内で均一となるイオン注入方法を提供す
ることである。
的は、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファ
イルがウエハ面内で均一となるイオン注入方法を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、チルト角を
４５゜ないしその近傍の大きな角度に設定してイオン注
入を行っても局所的なチャネリングを起こさない方法を
開発するため、イオン注入についてモンテカルロ法によ
るコンピューターシミュレーション解析を行った。解析
に当たっては、チルト角、ＳｉＯ2膜厚、及びウエハの
回転角度をパラメータとして変化させてウエハ表面にイ
オン注入を行い、ウエハの表面からの深さ位置とイオン
濃度との関係を算出した。注入イオンは何れもＡｓイオ
ンである。
４５゜ないしその近傍の大きな角度に設定してイオン注
入を行っても局所的なチャネリングを起こさない方法を
開発するため、イオン注入についてモンテカルロ法によ
るコンピューターシミュレーション解析を行った。解析
に当たっては、チルト角、ＳｉＯ2膜厚、及びウエハの
回転角度をパラメータとして変化させてウエハ表面にイ
オン注入を行い、ウエハの表面からの深さ位置とイオン
濃度との関係を算出した。注入イオンは何れもＡｓイオ
ンである。
【０００６】図２、図３及び図４はモンテカルロ法によ
るコンピューターシュミレーション解析により得た解析
結果を示す図である。解析例１ 解析例１では、チルト角をパラメータにしてウエハ表面
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１０keV、回転角度を４
５ ゜にし、かつその状態を維持しつつ、チルト角を０
゜、７゜、３０゜、３５゜、４０゜及び４５゜にして、
それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入を行った。図
２は、その結果を示す。尚、回転角度０゜ではオリエン
テーションフラットが水平方向かつウエハ最下端位置に
ある。上述したように、イオン注入の際のチルト角は０
゜〜３５゜が好ましくなく、３５゜〜５５゜が好ましい
にもかかわらず、図２の結果から、回転角度が４５゜で
ある限り、チルト角を４５゜近傍にすると、チルト角を
０゜〜３５゜にした場合に比べ、ウエハ表面から深い位
置でのイオン濃度が高く、チャネリングが生じているこ
とが判る。尚、図２で、深さ位置が１５０nm近傍にはイ
オン濃度のピークが生じる深さ位置が存在するが解析上
の誤差によるものであり、本解析では本ピークは除外し
て検討している（図３〜図５でも同様）。
るコンピューターシュミレーション解析により得た解析
結果を示す図である。解析例１ 解析例１では、チルト角をパラメータにしてウエハ表面
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１０keV、回転角度を４
５ ゜にし、かつその状態を維持しつつ、チルト角を０
゜、７゜、３０゜、３５゜、４０゜及び４５゜にして、
それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入を行った。図
２は、その結果を示す。尚、回転角度０゜ではオリエン
テーションフラットが水平方向かつウエハ最下端位置に
ある。上述したように、イオン注入の際のチルト角は０
゜〜３５゜が好ましくなく、３５゜〜５５゜が好ましい
にもかかわらず、図２の結果から、回転角度が４５゜で
ある限り、チルト角を４５゜近傍にすると、チルト角を
０゜〜３５゜にした場合に比べ、ウエハ表面から深い位
置でのイオン濃度が高く、チャネリングが生じているこ
とが判る。尚、図２で、深さ位置が１５０nm近傍にはイ
オン濃度のピークが生じる深さ位置が存在するが解析上
の誤差によるものであり、本解析では本ピークは除外し
て検討している（図３〜図５でも同様）。
【０００７】解析例２ 解析例２では、回転角度をパラメータにしてウエハ表面
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１０keV、チルト角を４
５ ゜にし、かつその状態を維持しつつ、回転角度を０
゜、１１．５゜、２３゜、２７゜、３４゜及び４５゜に
した位置で、それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入
を行った。図３は、その結果を示す。図３の結果から、
チルト角が４５゜である限り、回転角度４５゜にする
と、他の回転角度にした場合に比べ、ウエハ表面から深
い位置でのイオン濃度は高く、チャネリングが生じてい
ることが判る。
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１０keV、チルト角を４
５ ゜にし、かつその状態を維持しつつ、回転角度を０
゜、１１．５゜、２３゜、２７゜、３４゜及び４５゜に
した位置で、それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入
を行った。図３は、その結果を示す。図３の結果から、
チルト角が４５゜である限り、回転角度４５゜にする
と、他の回転角度にした場合に比べ、ウエハ表面から深
い位置でのイオン濃度は高く、チャネリングが生じてい
ることが判る。
【０００８】解析例３ 解析例３では、ＳｉＯ2膜厚をパラメータにしてウエハ
表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析し
た。解析条件は、イオンエネルギを１０keV、チルト角
を４５゜、回転角度を４５ ゜にし、かつその状態を維
持しつつ、ＳｉＯ2膜厚を０nm、１nm、３nm及び５nmに
して、それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入を行っ
た。図４は、その結果を示す。図４の結果から、チルト
角が４５゜である限り、回転角度を４５゜にすると、ウ
エハ表面から深い位置でのイオン濃度は、膜厚が０nm、
１nm及び３nmでは高く、５nmでは低いことが判る。解析
例３により、従来の回転注入法によるイオン注入をウエ
ハに行うと、ウエハ上のＳｉＯ2膜の膜厚分布は一様で
ないため、回転角度が４５゜の位置では、チャネリング
がＳｉＯ2膜の膜厚分布により局所的に発生し、ウエハ
表面からの深さ方向の濃度プロファイルがばらつくこと
が裏付けられる。
表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析し
た。解析条件は、イオンエネルギを１０keV、チルト角
を４５゜、回転角度を４５ ゜にし、かつその状態を維
持しつつ、ＳｉＯ2膜厚を０nm、１nm、３nm及び５nmに
して、それぞれ同じイオン注入条件でイオン注入を行っ
た。図４は、その結果を示す。図４の結果から、チルト
角が４５゜である限り、回転角度を４５゜にすると、ウ
エハ表面から深い位置でのイオン濃度は、膜厚が０nm、
１nm及び３nmでは高く、５nmでは低いことが判る。解析
例３により、従来の回転注入法によるイオン注入をウエ
ハに行うと、ウエハ上のＳｉＯ2膜の膜厚分布は一様で
ないため、回転角度が４５゜の位置では、チャネリング
がＳｉＯ2膜の膜厚分布により局所的に発生し、ウエハ
表面からの深さ方向の濃度プロファイルがばらつくこと
が裏付けられる。
【０００９】解析例４ 解析例４では、回転角度をパラメータにしてウエハ表面
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１３keV、チルト角を４
５゜にし、かつその状態を維持しつつ、ウエハの初期設
定位置における回転角度を２２゜及び４５゜にしてステ
ップ注入法を試みた。ここで、ステップ注入とは、以下
に記載するイオン注入方法である。まず、所定の回転角
度にウエハを設置してイオン注入を所定時間施す第１イ
オン注入工程を行う。次いで、注入を一旦止め、ウエハ
を中心軸回りに更に所定の回転角度だけ増加させて停止
させ、更にウエハにイオン注入を所定時間施す第２イオ
ン注入工程を行う。次いで、第２イオン注入工程と同様
に、回転角度を更に所定角度だけ増加させて停止させ、
ウエハにイオン注入を所定時間施す注入工程を順次行
う。また、ステップ注入法では、注入時間は何れの工程
も同一である。回転角度は、各工程毎に４５゜ずつ増加
させていく。
からの深さ方向のイオン濃度プロファイルを解析した。
解析条件は、イオンエネルギを１３keV、チルト角を４
５゜にし、かつその状態を維持しつつ、ウエハの初期設
定位置における回転角度を２２゜及び４５゜にしてステ
ップ注入法を試みた。ここで、ステップ注入とは、以下
に記載するイオン注入方法である。まず、所定の回転角
度にウエハを設置してイオン注入を所定時間施す第１イ
オン注入工程を行う。次いで、注入を一旦止め、ウエハ
を中心軸回りに更に所定の回転角度だけ増加させて停止
させ、更にウエハにイオン注入を所定時間施す第２イオ
ン注入工程を行う。次いで、第２イオン注入工程と同様
に、回転角度を更に所定角度だけ増加させて停止させ、
ウエハにイオン注入を所定時間施す注入工程を順次行
う。また、ステップ注入法では、注入時間は何れの工程
も同一である。回転角度は、各工程毎に４５゜ずつ増加
させていく。
【００１０】比較のために、ステップ注入法と同じイオ
ンエネルギ及びチルト角の条件で、従来の連続回転での
回転注入法でイオン注入を行った。回転注入における注
入時間は、ステップ注入における各工程での注入時間の
総合計と同じ時間である。
ンエネルギ及びチルト角の条件で、従来の連続回転での
回転注入法でイオン注入を行った。回転注入における注
入時間は、ステップ注入における各工程での注入時間の
総合計と同じ時間である。
【００１１】図５は、解析例４の結果を示す。図５に示
すように、初期設定位置における回転角度を４５゜にし
てステップ注入法でイオン注入すると、ウエハ表面から
深い位置でのイオン濃度が高く、チャネリングが生じて
いることが判る。回転注入法でイオン注入してもチャネ
リングしていることが判る。一方、初期設定位置におけ
る回転角度を２２゜にしてステップ注入法でイオン注入
すると、深い位置でのイオン濃度は低く、チャネリング
を回避していることが判る。この結果、チルト角が４５
゜である限り、初期設定位置における回転角度を２２゜
に設定してステップ注入する場合には、４５゜に設定し
てステップ注入及び回転注入を行う場合に比べ、注入深
さを３０〜５０％浅くできることが示されている。
すように、初期設定位置における回転角度を４５゜にし
てステップ注入法でイオン注入すると、ウエハ表面から
深い位置でのイオン濃度が高く、チャネリングが生じて
いることが判る。回転注入法でイオン注入してもチャネ
リングしていることが判る。一方、初期設定位置におけ
る回転角度を２２゜にしてステップ注入法でイオン注入
すると、深い位置でのイオン濃度は低く、チャネリング
を回避していることが判る。この結果、チルト角が４５
゜である限り、初期設定位置における回転角度を２２゜
に設定してステップ注入する場合には、４５゜に設定し
てステップ注入及び回転注入を行う場合に比べ、注入深
さを３０〜５０％浅くできることが示されている。
【００１２】本発明者は、図２から図５に示された解析
結果を鋭意検討した結果、回転角度が４５゜＋９０゜×
整数倍及びその近傍の角度でなければ、ＳｉＯ2膜の膜
厚分布が一様でなくても、１１０結晶軸へのイオンのチ
ャネリングが抑制されることを見い出した。そこで、チ
ャネリングを起す回転角度を除外してイオン注入を行う
ために、その回転角度に或る程度余裕を見て設定するこ
とを考え、本発明を完成した。
結果を鋭意検討した結果、回転角度が４５゜＋９０゜×
整数倍及びその近傍の角度でなければ、ＳｉＯ2膜の膜
厚分布が一様でなくても、１１０結晶軸へのイオンのチ
ャネリングが抑制されることを見い出した。そこで、チ
ャネリングを起す回転角度を除外してイオン注入を行う
ために、その回転角度に或る程度余裕を見て設定するこ
とを考え、本発明を完成した。
【００１３】上記課題を解決するために、本発明に係る
イオン注入方法は、イオンビームが３５゜〜５５゜の範
囲の入射角度で入射するように傾斜させた傾斜面上で、
ウエハのオリエンテーションフラットが傾斜面内の水平
線に対して４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜（式中、Ｎは整数
でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数であって、０≦α
≦１１）の範囲を除く角度をなす初期設定位置にウエハ
を設置する位置決め工程と、初期設定位置でウエハにイ
オン注入を所定時間施す第１イオン注入工程と、第１イ
オン注入工程に続いて、ウエハのオリエンテーションフ
ラットが傾斜面内の水平線に対して４５゜＋９０゜×Ｎ
±α゜の範囲を除く角度をなすようにウエハ中心軸回り
に傾斜面を初期設定位置から所定角度回転して、停止さ
せ、ウエハにイオン注入を所定時間施す第２イオン注入
工程と、第２イオン注入工程に続いて、ウエハのオリエ
ンテーションフラットが傾斜面内の水平線に対して４５
゜＋９０゜×Ｎ±α゜の範囲を除く角度をなすようにウ
エハ中心軸回りに傾斜面を更に所定角度回転して、停止
させ、ウエハにイオン注入を所定時間施す第３イオン注
入工程と、第３イオン注入工程に続いて、第３イオン注
入工程と同じ工程を所定回数繰り返すことを特徴として
いる。
イオン注入方法は、イオンビームが３５゜〜５５゜の範
囲の入射角度で入射するように傾斜させた傾斜面上で、
ウエハのオリエンテーションフラットが傾斜面内の水平
線に対して４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜（式中、Ｎは整数
でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数であって、０≦α
≦１１）の範囲を除く角度をなす初期設定位置にウエハ
を設置する位置決め工程と、初期設定位置でウエハにイ
オン注入を所定時間施す第１イオン注入工程と、第１イ
オン注入工程に続いて、ウエハのオリエンテーションフ
ラットが傾斜面内の水平線に対して４５゜＋９０゜×Ｎ
±α゜の範囲を除く角度をなすようにウエハ中心軸回り
に傾斜面を初期設定位置から所定角度回転して、停止さ
せ、ウエハにイオン注入を所定時間施す第２イオン注入
工程と、第２イオン注入工程に続いて、ウエハのオリエ
ンテーションフラットが傾斜面内の水平線に対して４５
゜＋９０゜×Ｎ±α゜の範囲を除く角度をなすようにウ
エハ中心軸回りに傾斜面を更に所定角度回転して、停止
させ、ウエハにイオン注入を所定時間施す第３イオン注
入工程と、第３イオン注入工程に続いて、第３イオン注
入工程と同じ工程を所定回数繰り返すことを特徴として
いる。
【００１４】入射角度とは、ウエハ中心軸とイオンビー
ムとのなす角度のことである。αは上述の余裕であっ
て、チャネリングを起こす角度に範囲があるため、０≦
α≦１１であることが望ましく、更に望ましくはα＝１
１である。イオン注入工程後に回転させる所定角度は、
各工程で等しくなくてもよい。シャドー効果を防止する
ためには、注入工程の回数は多いほうがよい。本発明に
係るイオン注入方法の一例としては、初期設定位置はウ
エハのオリエンテーションフラットが傾斜面の水平線に
対して１１゜から３３゜の範囲の角度をなす位置であっ
て、所定角度はすべて４５゜でイオンを注入する方法で
ある。
ムとのなす角度のことである。αは上述の余裕であっ
て、チャネリングを起こす角度に範囲があるため、０≦
α≦１１であることが望ましく、更に望ましくはα＝１
１である。イオン注入工程後に回転させる所定角度は、
各工程で等しくなくてもよい。シャドー効果を防止する
ためには、注入工程の回数は多いほうがよい。本発明に
係るイオン注入方法の一例としては、初期設定位置はウ
エハのオリエンテーションフラットが傾斜面の水平線に
対して１１゜から３３゜の範囲の角度をなす位置であっ
て、所定角度はすべて４５゜でイオンを注入する方法で
ある。
【００１５】本発明に係るイオン注入方法によれば、チ
ャネリングが生じない角度でイオン注入しているので、
ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロファイルはウエハ
面内で均一となる。
ャネリングが生じない角度でイオン注入しているので、
ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロファイルはウエハ
面内で均一となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、実施例に基づいて本発明
をより詳細に説明する。実施例１ 図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発明に係るイオ
ン注入方法の実施例１を実施する際のウエハ保持手段の
側面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た図を示す。図１に示すウ
エハ保持手段には、傾斜面を有し回転可能な保治具１２
と、保持具１２の傾斜面上に設置されたウエハ１４とが
示されており、保治具１２の回転中心軸１６とウエハ中
心軸とは一致している。保治具１２はチルト角θ及び回
転角度φを任意に設定することができる。イオンを注入
する際にはウエハ１４の全表面には均一なビーム密度で
水平方向のイオンビーム１８によってイオンが注入され
る。
をより詳細に説明する。実施例１ 図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発明に係るイオ
ン注入方法の実施例１を実施する際のウエハ保持手段の
側面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た図を示す。図１に示すウ
エハ保持手段には、傾斜面を有し回転可能な保治具１２
と、保持具１２の傾斜面上に設置されたウエハ１４とが
示されており、保治具１２の回転中心軸１６とウエハ中
心軸とは一致している。保治具１２はチルト角θ及び回
転角度φを任意に設定することができる。イオンを注入
する際にはウエハ１４の全表面には均一なビーム密度で
水平方向のイオンビーム１８によってイオンが注入され
る。
【００１７】本実施例では、保治具１２を回転させてス
テップ注入を行うことにより、ＳｉＯ2膜の膜厚分布は
一様でないウエハ１４にイオンを注入した。注入条件は
以下である。 イオン種 ：Ａｓ イオンエネルギ ：１０keV イオン注入密度 ：１×１０13個／cm2 チルト角θ ：４５゜
テップ注入を行うことにより、ＳｉＯ2膜の膜厚分布は
一様でないウエハ１４にイオンを注入した。注入条件は
以下である。 イオン種 ：Ａｓ イオンエネルギ ：１０keV イオン注入密度 ：１×１０13個／cm2 チルト角θ ：４５゜
【００１８】本実施例では、回転角度２２゜の初期設定
位置にウエハを設置する位置決め工程と、初期設定位置
でウエハにイオン注入を所定時間施す第１イオン注入工
程と、第１イオン注入工程に続いて、初期設定位置から
保持具１２を４５゜回転して、停止させ、ウエハにイオ
ン注入を所定時間施す第２イオン注入工程と、更に保持
具１２を４５゜回転して、停止させ、ウエハにイオン注
入を所定時間施す第３イオン注入工程と、第３イオン注
入工程に続いて、第３イオン注入工程と同じ工程を更に
５回繰り返した。尚、注入工程数が８回なので、この結
果、注入終了時での回転角度は３３７゜となった。
位置にウエハを設置する位置決め工程と、初期設定位置
でウエハにイオン注入を所定時間施す第１イオン注入工
程と、第１イオン注入工程に続いて、初期設定位置から
保持具１２を４５゜回転して、停止させ、ウエハにイオ
ン注入を所定時間施す第２イオン注入工程と、更に保持
具１２を４５゜回転して、停止させ、ウエハにイオン注
入を所定時間施す第３イオン注入工程と、第３イオン注
入工程に続いて、第３イオン注入工程と同じ工程を更に
５回繰り返した。尚、注入工程数が８回なので、この結
果、注入終了時での回転角度は３３７゜となった。
【００１９】次いで、ＳＩＭＳを使用して、ウエハ表面
を削りながらウエハ表面からの深さ位置とイオン濃度と
の関係を測定した。測定の結果、ウエハ表面からの深さ
方向のイオン濃度プロファイルがウエハ面内で均一であ
ることが確認できた。
を削りながらウエハ表面からの深さ位置とイオン濃度と
の関係を測定した。測定の結果、ウエハ表面からの深さ
方向のイオン濃度プロファイルがウエハ面内で均一であ
ることが確認できた。
【００２０】実施例２ 実施例２では、イオンエネルギを２００keV、イオンビ
ームのイオン密度を１×１０12個／cm2にすること以外
は実施例１と同じ条件でイオン注入を行った。実施例１
と同様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロフ
ァイルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
ームのイオン密度を１×１０12個／cm2にすること以外
は実施例１と同じ条件でイオン注入を行った。実施例１
と同様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロフ
ァイルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
【００２１】実施例３ 実施例３では、４５゜を除く３５゜〜５５゜の範囲にチ
ルト角を設定したこと以外は実施例１と同じ条件でイオ
ン注入を行った。実施例１と同様、ウエハ表面からの深
さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均一で
あることが確認できた。
ルト角を設定したこと以外は実施例１と同じ条件でイオ
ン注入を行った。実施例１と同様、ウエハ表面からの深
さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均一で
あることが確認できた。
【００２２】実施例４ 実施例４では、４５゜を除く３５゜〜５５゜の範囲にチ
ルト角を設定すること以外は実施例２と同じ条件でイオ
ン注入を行った。実施例２と同様、ウエハ表面からの深
さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均一で
あることが確認できた。
ルト角を設定すること以外は実施例２と同じ条件でイオ
ン注入を行った。実施例２と同様、ウエハ表面からの深
さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均一で
あることが確認できた。
【００２３】実施例５ 実施例５では、２２゜を除く１１゜〜３３゜の範囲にウ
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例１と同じ条件でイオン注入を行った。実施例１と同
様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例１と同じ条件でイオン注入を行った。実施例１と同
様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
【００２４】実施例６ 実施例６では、２２゜を除く１１゜〜３３゜の範囲にウ
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例２と同じ条件でイオン注入を行った。実施例２と同
様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例２と同じ条件でイオン注入を行った。実施例２と同
様、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内で均一であることが確認できた。
【００２５】実施例７ 実施例７では、２２゜を除く１１゜〜３３゜の範囲にウ
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例３と同じ条件でイオン注入を行った。実施例３と同
様、ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロファイルはウ
エハ面内で均一であることが確認できた。
エハ初期設定位置の回転角度を設定すること以外は実施
例３と同じ条件でイオン注入を行った。実施例３と同
様、ウエハ表面からの深さ方向の濃度プロファイルはウ
エハ面内で均一であることが確認できた。
【００２６】実施例８ 実施例８では、回転角度を４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例１と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例１と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例１と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例１と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
【００２７】実施例９ 実施例９では、回転角度を４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例２と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例２と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例２と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例２と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
【００２８】実施例１０ 実施例１０では、回転角度を４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例３と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例３と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
（式中、Ｎは整数でＮ＝０、１、２、３、αは安全定数
であって、０≦α≦１１）でないようにして多数回の注
入工程数で注入すること以外は、実施例３と同じ条件で
イオン注入を行った。実施例３と同様、ウエハ表面から
の深さ方向のイオン濃度プロファイルはウエハ面内で均
一であることが確認できた。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、イオンビームが３５゜
〜５５゜の範囲の入射角度で入射するようにした傾斜さ
せた傾斜面上で、ウエハのオリエンテーションフラット
と水平線とが特定の範囲外の角度をなすようにウエハを
設置して、イオン注入を所定時間施し、次いで、ウエハ
を中心軸回りに所定の角度だけ回転させてイオン注入を
所定時間施す工程を、所定回数繰り返している。ウエハ
へのチャネリングが生じない回転角度でイオン注入して
いるので、これにより、ウエハ表面のＳｉＯ2膜の膜厚
分布が一様でなくても、ウエハ表面からの深さ方向のイ
オン濃度プロファイルはウエハ面内で均一である。よっ
て、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内、ウエハごと及びロットごとでばらつか
ず、従って半導体装置の製品歩留まりが向上する。
〜５５゜の範囲の入射角度で入射するようにした傾斜さ
せた傾斜面上で、ウエハのオリエンテーションフラット
と水平線とが特定の範囲外の角度をなすようにウエハを
設置して、イオン注入を所定時間施し、次いで、ウエハ
を中心軸回りに所定の角度だけ回転させてイオン注入を
所定時間施す工程を、所定回数繰り返している。ウエハ
へのチャネリングが生じない回転角度でイオン注入して
いるので、これにより、ウエハ表面のＳｉＯ2膜の膜厚
分布が一様でなくても、ウエハ表面からの深さ方向のイ
オン濃度プロファイルはウエハ面内で均一である。よっ
て、ウエハ表面からの深さ方向のイオン濃度プロファイ
ルはウエハ面内、ウエハごと及びロットごとでばらつか
ず、従って半導体装置の製品歩留まりが向上する。
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係
るイオン注入方法の実施例１を実施する際のウエハ保持
手段の側面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た図を示す。
るイオン注入方法の実施例１を実施する際のウエハ保持
手段の側面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た図を示す。
【図２】シュミレーション解析の結果を示す図である。
【図３】シュミレーション解析の結果を示す図である。
【図４】シュミレーション解析の結果を示す図である。
【図５】シュミレーション解析の結果を示す図である。
１２……保治具、１４……ウエハ、１６……回転中心
軸、１８……イオンビーム。
軸、１８……イオンビーム。
Claims (2)
- 【請求項１】 イオンビームが３５゜〜５５゜の範囲の
入射角度で入射するように傾斜させた傾斜面上で、ウエ
ハのオリエンテーションフラットが傾斜面内の水平線に
対して４５゜＋９０゜×Ｎ±α゜（式中、Ｎは整数でＮ
＝０、１、２、３、αは安全定数であって、０≦α≦１
１）の範囲を除く角度をなす初期設定位置にウエハを設
置する位置決め工程と、 初期設定位置でウエハにイオン注入を所定時間施す第１
イオン注入工程と、 第１イオン注入工程に続いて、ウエハのオリエンテーシ
ョンフラットが傾斜面内の水平線に対して４５゜＋９０
゜×Ｎ±α゜の範囲を除く角度をなすようにウエハ中心
軸回りに傾斜面を初期設定位置から所定角度回転して、
停止させ、ウエハにイオン注入を所定時間施す第２イオ
ン注入工程と、 第２イオン注入工程に続いて、ウエハのオリエンテーシ
ョンフラットが傾斜面内の水平線に対して４５゜＋９０
゜×Ｎ±α゜の範囲を除く角度をなすようにウエハ中心
軸回りに傾斜面を更に所定角度回転して、停止させ、ウ
エハにイオン注入を所定時間施す第３イオン注入工程
と、 第３イオン注入工程に続いて、第３イオン注入工程と同
じ工程を所定回数繰り返すことを特徴とするイオン注入
方法。 - 【請求項２】 初期設定位置はウエハのオリエンテーシ
ョンフラットが傾斜面の水平線に対して１１゜から３３
゜の範囲の角度をなす位置であって、一のイオン注入工
程から次のイオン注入工程に移るにあたり、傾斜面を回
転させる所定角度は全て４５゜であることを特徴とする
請求項１に記載のイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9612996A JPH09260301A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9612996A JPH09260301A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | イオン注入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260301A true JPH09260301A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=14156785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9612996A Pending JPH09260301A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260301A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100954484B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2010-04-22 | 어드밴스드 이온 빔 테크놀로지 인크. | 이온주입방법 |
| JP2011228650A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体基板の作製方法及び半導体装置の作製方法 |
| CN112485290A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 晶片结晶定向的估测方法与系统 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP9612996A patent/JPH09260301A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100954484B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2010-04-22 | 어드밴스드 이온 빔 테크놀로지 인크. | 이온주입방법 |
| JP2011228650A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体基板の作製方法及び半導体装置の作製方法 |
| CN112485290A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 晶片结晶定向的估测方法与系统 |
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