JPH11283931A - Ion implantation method - Google Patents

Ion implantation method

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JPH11283931A
JPH11283931A JP8322998A JP8322998A JPH11283931A JP H11283931 A JPH11283931 A JP H11283931A JP 8322998 A JP8322998 A JP 8322998A JP 8322998 A JP8322998 A JP 8322998A JP H11283931 A JPH11283931 A JP H11283931A
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JP
Japan
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substrate
surface
ion
ion implantation
shokkuuebu
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JP8322998A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Ihara
Satoshi Ito
茂男 井原
智 伊藤
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To repair the defects produced by ion implantation in an early stage, and at the same time, to limit the position of an impurity to a shallow depth from the surface. SOLUTION: In the ion implantation method, the probability of an impurity being moved nearer to the surface of a substrate and defects being repaired is improved, by locally raising the temperature of the substrate by reflecting shock waves generated in the substrate by means of an acoustic wave reflecting plate 3006 in such a way that the position of ions is measured by means of a detector 3009, when ion implantation is performed by using cluster ions and the information is transmitted to an acoustic wave reflecting mobile device 3010, and then a mobile plate 3005 and the reflection plate 3006 are moved to the prescribed positions.

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】本発明は半導体のイオン打ち込みを用いた浅接合化プロセス方法に関する。 The present invention relates to relates shallow junction process method using a semiconductor ion implantation.

【0002】 [0002]

【従来の技術】MOSFETの高集積化・高速化のための素子形成技術として、ゲート絶縁膜の薄膜化とソース・ドレイン拡散相の浅接合化が問題となる。 As elements forming technique for high integration and high speed of the Related Art MOSFET, thinning of the gate insulating film and the shallow junction of the source-drain diffusion phase is a problem. この場合、 in this case,
イオン打ち込みによって、不純物層を形成することが行われる。 By ion implantation is performed to form the impurity layer. ところが、イオン打ち込み時に、表面の深いところの欠陥が誘起され、欠陥によって不純物の拡散が助長され、不純物層が表面の浅いところにできにくくなり、浅接合化を阻む要因となっている。 However, during the ion implantation, is deep defects induced in the surface, the diffusion of the impurity is promoted by the defect, impurity layer is hardly possible at shallow surface, which is a factor that prevents a shallow junction.

【0003】イオン打ち込み時の欠陥の誘起を少なくするために、注入イオンを1keV以下の低エネルギにすることが一般に考えられている。 In order to reduce the induced defects during ion implantation, to the implanted ions below the low energy 1keV it is generally considered. このために、イオンの印加電圧を下げる必要があるが、イオンインプランターの低電圧化に限界があり、荷電イオンに単原子ではなく原子クラスタを用いることが考えられている。 For this, it is necessary to lower the voltage applied to the ion, there is a limit to the reduction in voltage of the ion implanter, it is considered to use atomic clusters rather than monoatomic charged ions. クラスタイオンを用いることにより、同じ印加電圧で、単原子あたりの実効的なイオンの注入エネルギを1keV以下に容易に下げることができる。 The use of cluster ions, the same applied voltage, the implantation energy of the effective ion per unit atoms can be easily reduced by below 1 keV.

【0004】従来の素子形成技術としてB +からBF 2 + [0004] As a conventional device formation technique of B + BF 2 +
イオンを用いたイオン注入技術の低エネルギ化が検討されている。 Low energy of the ion implantation technique using an ion has been studied. 国際デバイス会議(Technical Digest of In International device conference (Technical Digest of In
ternational Electron Device Meeting、1996、San Die ternational Electron Device Meeting, 1996, San Die
go, CA (IEEE1996).pp.435. go, CA (IEEE1996) .pp.435. )では、注入イオンビームのボロン密度を高くし、さらにクラスタ原子を大きくする目的で、デカボランB 1014 +イオンの利用を実験的に検討していることが報告されている。 In), to increase the boron density of the implanted ion beam, is further the purpose of increasing the cluster atoms, reported to be studied experimentally the use of decaborane B 10 F 14 + ions. しかし、従来においてはこのクラスタを用いる以外に、イオン打ち込み時に生じる表面の深いところの欠陥を少なくする方法については、検討されていなかった。 However, in addition to the conventional use of this cluster, a method for reducing the defects deep in the surface that occurs during ion implantation, it has not been studied.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、クラスタを用いたイオン打ち込み時に、表面の深いところの欠陥をできるだけ早期に有効に修復し、MOSFET In [0007] The present invention is, at the time of ion implantation using the cluster, the deep defects of the surface as early as possible to effectively repair, MOSFET
の高集積化・高速化のための浅接合化を進める。 Advancing the shallow junction for high integration and high speed.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】イオン打ち込み時に表面の深いところに誘起された欠陥は、結晶格子から原子が抜け出たことによって生じるものが大部分である。 Means for Solving the Problems The defects induced in deep in the surface during ion implantation, those caused by the atom from the crystal lattice has exited is predominantly. そこで、本発明おいては、原子がもとの結晶格子を組む位置に移動しやすいように、局所的に結晶格子の温度を上昇させる。 Therefore, in the present invention comprise, atoms to make it easier to move to a position Crossed original crystal lattice to raise the temperature locally crystal lattice. 温度上昇が局所的にしかもイオン打ち込み時に生成された欠陥付近で起こるように、イオン打ち込み時に発生するショックウエーブを利用する。 Temperature rise to occur in the vicinity of defects generated during topically Moreover ion implantation, utilizing Shokkuuebu generated during ion implantation. そのためにクラスタイオンの衝突位置を計測し、その位置情報を移動可能な反射板を衝突位置の真裏に位置させる移動装置に伝達する手段を設ける。 As the collision position of the cluster ions is measured in order, providing a means for transmitting the position information to the mobile device to position the movable reflector directly behind the impact location. それによってイオン打ち込み時に欠陥とほぼ同時に生成された球対称のショックウエーブを結晶基板の裏で反射させ、表面の深い位置で生成された欠陥に対して、原子がもとの結晶格子を組みやすいように局所的に結晶格子の温度を上昇させることができる。 Thereby is reflected by the back of the crystal substrate at approximately the same time Shokkuuebu of the generated spherical symmetry and defects at the time of ion implantation for the deep position generated defect of the surface, so that atoms are easily set the original crystal lattice it is possible to raise the temperature of the locally crystal lattice.

【0007】 [0007]

【発明の実施の形態】以下、半導体で用いられるシリコンを基板とし、不純物として例えばボロンを打ち込む場合を例に本発明の一実施例を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the silicon used in semiconductor and substrate, will be described an embodiment of the present invention as an example when implanting an impurity such as boron. さらにイオン打ち込みのためのイオンインプランターの加速電圧を、現行の加速イオンインプランターで最も多く用いられる約5keVとした場合について述べる。 Further ions in the acceleration voltage of planters for ion implantation, described case of the most about 5keV used in the current energy ion implanter.

【0008】図1に本発明の一実施例のイオン打ち込み装置の概略を示す。 [0008] shows a schematic of an ion implantation apparatus of an embodiment of the present invention in FIG. 図において3001は真空装置、300 3001 vacuum apparatus in Fig., 300
7はチェンバーである。 7 is a chamber. イオンソース3002から印加され飛び出してきたイオンクラスタ3003は基板30 Ion clusters 3003, which has jumped out is applied from the ion source 3002 of the substrate 30
04に打ち込まれ、不純物層を形成する。 Implanted in 04, to form an impurity layer. このとき表面の深いところの欠陥(図示せず)が誘起される。 At this time deep defects (not shown) of the surface is induced. この欠陥によって不純物の拡散が助長され、不純物層が表面の浅いところにできにくくなり、浅接合化を阻む原因となっているので、欠陥をすみやかに消去する必要がある。 Diffusion of an impurity by the defect is promoted, hardly able to shallow impurity layer of the surface, since the cause that prevents the shallow junction, it is necessary to erase the defect quickly.

【0009】まず、入射イオンクラスタの衝突位置を検出する手段について述べる。 [0009] First, it described means for detecting a collision position of the incident ion clusters.

【0010】x軸方向の検出器DX3008およびy軸方向の検出器DY3009によってイオンクラスタ30 [0010] ion clusters 30 by the x-axis direction of the detector DX3008 and y-axis direction of the detector DY3009
03が基板3004のどこの座標に衝突したのかを測定する。 03 to measure whether a collision anywhere in the coordinates of the substrate 3004. 検出器DX3008およびDY3009の基板表面からの高さ位置によって、z軸の位置が決定できる。 The height from the substrate surface of the detector DX3008 and DY3009, the position of the z-axis can be determined.
検出器の例としては、レーザビームを用いた光電効果によりイオンクラスタ3003の位置を割り出すことができる。 Examples of detector can determine the position of the ion clusters 3003 by the photoelectric effect using a laser beam. ショックウエーブの反射は高精度でなくてよいので、検出器で用いるレーザービームの本数は少なくてよい。 Reflections Shokkuuebu so may not be accurate, the number of laser beams used in the detector may be reduced. さらにイオンクラスタ3003が大きくなればなるほど、検出対象物が大きくなるので検出器で用いるレーザービームの本数は少なくてすむ。 The more larger ion clusters 3003, the number of laser beams used in the detector since detection target becomes large small.

【0011】ここで、イオン衝突の様子について若干述べる。 [0011] In this case, we described some for the state of the ion collision. イオンクラスタが基板に衝突する様子を調べるために、分子動力学法によってシミュレーションを行った。 To examine how the ion clusters collide with the substrate, we were simulated by the molecular dynamics method. イオンインプランターの加速電圧を現行の加速イオンインプランターで最も用いられる約5keV低エネルギのクラスタイオン注入のシミュレーションを行うとき、低エネルギのため相互作用で作用しあっている原子あるいはイオンの多体の多重衝突を扱わねばならない。 When performing a simulation of the ion implanter of accelerating voltage most about 5keV used low energy cluster ion implantation in the current energy ion implanter, the many-body atoms or ions that are each other act in interaction for low energy It must deal with multiple collision.
このような場合には、分子動力学は極めて有効である。 In such a case, molecular dynamics is very effective.
分子動力学では原子それぞれに作用する力を原子配置から計算し、原子の時間発展を求めるので、相互作用で作用しあっている原子あるいはイオンの多体の多重衝突を自然な形で取り扱えるからである。 In the molecular dynamics to calculate the forces acting on each atom from the atomic arrangement, since determining the time evolution of atoms, because handle multiple collisions atoms or ions of many-body are each other act in interaction with a natural way is there.

【0012】本願発明者のシミュレーションでは、シリコン結晶を精度よく再現し、最もよく使われるStilling [0012] In the present inventor's simulation, the silicon crystal is reproduced accurately, the most common Stilling
er−Weber ポテンシャルを採用した。 It was adopted er-Weber potential. このポテンシャルでは2つの原子と原子の間の距離だけに依存する2体力ポテンシャルでは、ダイヤモンド結晶の原子配置を正しく再現できないので、隣り合った3つの原子の間の角度依存性も取り入れている。 In the 2 physical potential to only dependent distance between the two atoms and atoms potential, can not correctly reproduce the atomic arrangement of the diamond crystal, but also incorporates angular dependence between three to neighboring atoms.

【0013】イオンクラスタの注入過程では、単原子のイオン打ち込みの場合にみられる固体の内部で進行する衝突過程と大きく異なり、衝突の影響は表面で極めて大きい。 [0013] In the injection process of ion clusters, very different from the collision process proceeds inside the solid seen in the case of a single atom ion implantation, the influence of the collision is extremely large at the surface. 衝突により基板表面全体が大きくへこんで、またもとに戻るといったマクロな振る舞いをする。 Recessed larger whole substrate surface by the collision, the macro behavior such returns to Matamoto. 入射イオンは衝突のエネルギが大きいため、分解し、基板の浅い部分に分布する。 Since the incident ion has a large energy of the collision, decomposed, distributed in a shallow portion of the substrate.

【0014】単原子のイオン打ち込みの場合には不純物イオンと基板内の原子とが次々と衝突して、さらに衝突された原子が同じように次々と他の基板内の原子と衝突するという2つの原子あるいはイオンがペアを作って衝突をおこすカスケード散乱が支配的になる。 [0014] impurity ions and the substrate in the case of a single atom ion implantation atoms and are one after another collision, further crashed atoms of two of colliding the same manner one after another other atoms in the substrate cascade scattering atoms or ions cause a collision to make a pair is dominant. ところが、 However,
クラスタイオン衝突時には、クラスタ内の原子のほとんどは、ほぼ同時に基板の原子と衝突してカスケード散乱よりもさらに複雑な多体運動あるいは協調運動をする。 During cluster ion bombardment, most of atoms in the cluster, further complex many-body movement or coordination than cascade scattering collide almost at the same time the substrate atoms.

【0015】さらに、クラスタ原子数をかえたときの変化についてシミュレーションにより調べた結果を述べる。 [0015] In addition, it describes the results of investigation by the simulation for the change at the time of changing the number of cluster atoms.

【0016】クラスタ原子を構成する原子の数Ncを1,8,20,90と変えたときの衝突では、Ncが大きくなるにつれ、基板全体が大きくへこんで、またもとに戻るといったマクロな振る舞いが大きくなる。 [0016] In the collision when the number Nc of the atoms that constitute a cluster atom was changed with 1,8,20,90, as the Nc is large, dented the entire substrate is large, macroscopic behavior such as Back to Matamoto It increases. イオン衝突の衝撃が表面の浅い部分で起こるので、欠陥の生成は表面付近で極めて大きい。 Since the impact of ion bombardment takes place in a shallow portion of the surface, generation of defects is extremely large in the vicinity of the surface.

【0017】Nc=1,8,20,90と変えたとき、 [0017] when changing the Nc = 1,8,20,90,
イオンクラスタの原子の数が多いほど欠陥の位置は浅くなる。 The position of the defect the larger the number of atoms of the ion clusters is shallow. 従って、イオンクラスタの原子の数を多くすると、欠陥は表面の深いところよりも浅いところで存在しやすくなる。 Therefore, when the number of atoms of ion clusters, the defect is likely to exist in shallower than deep within the surface. ただし、表面付近の浅いところでの欠陥生成が多いことは、現状では表面近傍では後に表面処理をして削ることが多いので、プロセス上は問題にはならない。 However, defects generated in at shallow near the surface is large, because it is often cut by the surface treatment after the surface vicinity at present, the process on is not a problem. 逆に言えば、イオンクラスタの原子の数を多くすると、表面の浅いところの欠陥生成が多くなり、マクロな振る舞いが大きくなることによって、表面の深いところの欠陥生成が抑制される。 Conversely, when the number of atoms of ion clusters, the surface of shallow defect generation is increased by the macro behavior increases, the surface of deep defects generated is suppressed.

【0018】アニール時の拡散の増大は表面より深い欠陥によって多く引き起こされ、デバイス特性に影響をあたえるのでこの結果はデバイス作製上は好ましい結果となっている。 The increase in diffusion time of annealing is caused more by the depth from the surface defects, the results on a device produced has a favorable result since affect the device characteristics. 以上から、デバイス設計上は好ましくはない深い表面での欠陥形成は、クラスタイオンのイオン打ち込みでは抑えられている。 From the above, the device design defect formation preferably not deep surface of the cluster ions in the ion implantation is suppressed.

【0019】クラスタイオン衝突によって生じるショックウエーブとその反射について述べる。 [0019] described Shokkuuebu and its reflections caused by the cluster ion collision. 図2および図3 Figures 2 and 3
では、イオンの衝突した点以下の実験では観測できない領域の物理現象を可視化するために、結晶固体を仮想的に切断した切り口で表示した。 In the physics of areas which can not be observed in the experiments below that the ion bombardment in order to visualize, viewed in cut was virtually cut crystalline solid. 図2の614は衝突のエネルギが大きいため分解した入射イオンである。 614 of Figure 2 is the incident ions decomposed because the energy of the collision is large. 図2に示すように、局所的な温度分布を可視化した結果、単原子イオンのイオン打ち込みでは見られなかった、原子数個分の厚みをもったz軸の下向きの速度を持つショックウェーブ615が形成され、内部へ伝播されることが分かった。 As shown in FIG. 2, the results were visualized local temperature distribution, shockwave 615 having a downward velocity of z-axis having the ion implantation of monoatomic ions was observed, the thickness of several pieces of atoms is formed It is, were found to be propagated to the inside. ショックウェーブの形成はNc=8のときははっきりせず、Nc=20およびNc=90の順に顕著になる。 Formation of Shockwave is not clear when the Nc = 8, becomes significant in the order of Nc = 20 and Nc = 90. Nc=90の場合でもショックウェーブの通った後に、欠陥は形成されなかった。 After passing through the shock wave even if nc = 90, the defect was not formed. このことは、ショックウエーブは、欠陥位置にある原子を移動させるには十分であるが、安定な格子を形成している原子を欠陥位置におくほどのエネルギはないことを示している。 This is Shokkuuebu is sufficient for moving the atoms in the defect position, indicating that no energy enough placing form a stable lattice atoms in the defect position.

【0020】基板の原子の速度は、平均として基板の温度がもともと常温300Kになるように設定したが、N The speed of the substrate atoms, although the temperature of the substrate as the average was set to originally become room temperature 300K, N
c=20のとき基板の下に温度が更に低い原子層を設け、反射板を設定した。 c = 20 the temperature is lower atomic layer provided under the substrate when, set a reflector. 図3に示すように、その結果、 As shown in FIG. 3, as a result,
ショックウエーブ615は反射板617で反射され、図3の616のようにz軸の上向きの速度をもつショックウエーブに変化する。 Shokkuuebu 615 is reflected by the reflecting plate 617, changes Shokkuuebu with upward velocity of z-axis as shown in 616 of FIG. それによって面付近での局所的な温度上昇を引き起すことが可能になる。 Thereby allowing cause local temperature rise in the vicinity of the surface.

【0021】図4に示すように、衝突点直下での原子のz軸方向の座標を用いた詳しい原子の位置の時間変化の解析結果より、ショックウェーブは縱波の音波で約9k As shown in FIG. 4, from the analysis result of the time change of the position of the detailed atomic with z-axis direction of the coordinates of the atoms just below the impingement point, Shockwave about sound waves of 縱波 9k
m/sの速度を持ち、8.43km/s という実験値にほぼ等しい。 It has a rate of m / s, approximately equal to the experimental value of 8.43km / s. 図4では温度の低い領域と高い領域との境目で反射されるショックウエーブの進行方向を波線にそって矢印で示した。 It indicated by an arrow a direction of travel of Shokkuuebu reflected at the boundary between the lower region and the region of high 4 In the temperature along the Path.

【0022】ショックウエーブの反射によって以下の効果が期待できる。 [0022] The following effects by the reflection of Shokkuuebu can be expected. 衝突時に生成された欠陥は、運動エネルギを失って、移動のための活性化エネルギの値(1e Defects generated during collision, losing kinetic energy, activation energy values ​​for the mobile (1e
V程度)より小さくなると、もはや拡散できなくなり、 Becomes smaller than about V), can no longer diffusion,
安定位置あるいは準安定位置の周りで振動することによって生じる。 Caused by vibration around the stable position or metastable position. 衝突時に生成された欠陥の分布を図5〜図7の613で示す。 The generated distribution of defects at the time of a collision shown in 613 of FIGS. 5-7. しかし、衝突時に生成された欠陥、 However, defects were generated at the time of collision,
すなわち準安定位置である欠陥位置に位置する原子は、 That atom located in the defect position metastable position,
ショックウェーブによる表面付近での局所的な温度上昇により運動エネルギを得る。 You gain kinetic energy by local temperature rise in the vicinity of the surface by Shockwave. これにより、欠陥位置に位置する原子は移動のための活性化エネルギの値(1eV Thus, the atoms located in the defect position the activation energy values ​​for the mobile (1 eV
程度)をもつことができ、拡散が可能となり、より安定な位置へと移動できることになる。 The degree) can have diffusion becomes possible, so that you can move to a more stable position. すなわち結晶の欠陥の数が減少する。 Ie, the number of crystal defects is reduced. このことは、チャネリングによって生じた欠陥やイオンの深い位置にある不純物や欠陥にとって欠陥は修復され、不純物は上向きになり都合がよい。 This defect for impurities or defects in the deep position of the defects and ions generated by the channeling is repaired, impurity is convenient becomes upward.
z軸の上向きの速度をもつショックウエーブによって、 By Shokkuuebu with upward velocity of z-axis,
不純物イオンの移動もより表面に近い方へと移動するからである。 Movement of impurity ions is also from moving to a more closer to the surface. このことは浅接合にとって好都合である。 This is advantageous for shallow junction.

【0023】以上のシミュレーションの結果から明らかなように、ショックウエーブは反射板で反射でき、不純物を表面に近く移動させ、さらに欠陥を修復させる確率を高めることができる。 As is apparent from the results of the above simulation, Shokkuuebu can reflected by the reflector, impurities are moved closer to the surface, it is possible to increase the probability of further repair defects. 反射板としては、ピエゾの特質を持つ材料あるいは、基板よりも低温である基板とおなじ材料を用いる。 The reflector material or with a piezoelectric qualities, using the same material as the substrate is lower than the substrate. エネルギ散逸により基板全体の温度をあげるよりは、反射によって表面近くでの局所温度を上昇させたほうが、系全体として欠陥を増やさずに表面付近の局所的な欠陥の修復が可能になる。 From raising the temperature of the entire substrate by energy dissipation, better to raise the local temperature near the surface by reflection, it is possible to repair localized defects near the surface without increasing the defect as a whole system.

【0024】その効果を高めるため、図1に示すように、基板と同じ材料で同じ結晶構造を持つ可動板300 [0024] To increase the effect, as shown in FIG. 1, a movable plate 300 having the same crystal structure of the same material as the substrate
5を基板にあてがう。 5 Ategau to the substrate. 基板が薄い場合に厚みを与え制御のための時間を稼いだり、または単純な平面板ではなく、図5に示すように表面付近で反射された音波が表面近傍で焦点を結ぶように曲率半径を調整した反射板61 Guests buy time for control given thickness when the substrate is thin, or rather than a simple flat plate, wave reflected in the vicinity of the surface as shown in FIG. 5 is a radius of curvature so as to focus near the surface It was adjusted reflection plate 61
7を内蔵することによって、ショックウエーブの形で伝わる音波を有効に反射する。 By incorporating 7, effectively reflecting the sound waves transmitted in the form of Shokkuuebu. 図5ではショックウエーブを反射板700で反射させ、結晶の深いある一点で集約した場合を示す。 The Shokkuuebu FIG 5 is reflected by the reflection plate 700, showing a case where the aggregated deep one point crystal.

【0025】イオンクラスタの衝突によって生じたショックウエーブは、球面波からかなりずれた形をしている。 [0025] Shokkuuebu caused by the collision of ion clusters are a considerable deviation form the spherical wave. そのままだとエネルギは発散しやすい。 That it is as it is energy is easy to diverge. そこで、図1(または図8)の可動板3005の中に、図6に示すように、ショックウエーブが伝わる波の速さが基板および可動板よりも遅い材料をレンズ900のかたちで挿入する。 Therefore, in the movable plate 3005 in FIG. 1 (or Fig. 8), as shown in FIG. 6, the speed of the waves Shokkuuebu is transmitted inserts slower material than the substrate and the movable plate in the form of the lens 900. この波のレンズでは、外面と内面とで曲率の異なる形状にして、ショックウエーブである音波700(進んだ時刻での波800)が、レンズの厚さで伝わる速度が異なることを利用して縱波の音波であるショックウエーブの形を変化できるように設計できる。 This wave of lenses, and the different shapes of curvatures between outer and inner surfaces, (wave 800 at time advanced) in a wave 700 Shokkuuebu is 縱波 speed transmitted by the thickness of the lens by using the difference It can be designed to change the shape of Shokkuuebu a sound wave. それにより、 Thereby,
波を図6の1000の形に変えて伝播させることができる。 The waves can be propagated by changing the shape of 1000 in FIG.

【0026】このとき、レンズの上下の形状を変える機構(図7の850)を設け、レンズの向きを制御することにより、結晶のある領域で反射したショックウエーブを表面付近で集約させ、局所的に温度を高くできる。 [0026] In this case, a mechanism for changing the upper and lower shape of the lens (850 in FIG. 7), by controlling the orientation of the lens, it is aggregated near the surface of Shokkuuebu reflected by a region of the crystal, topically the temperature can be increased. レンズの大きさは、イオンクラスタからの縱波の音波がシリコンでは9km/sであること、波のひろがりがイオンクラスタの大きさから決まることを考えると、300 The size of the lens, it waves 縱波 from ion clusters in the silicon which is 9km / s, when the spread of the wave given that determined by the size of the ion clusters, 300
nmからミクロンオーダーであればよい。 It may be a micron order from nm. 簡単なレンズは例えば真空状態の周囲をシリコンで囲むボイドで構成する。 Simple lens is composed of voids surrounded by the silicon around the vacuum, for example. あるいは希ガスを封入したボイドで構成する。 Or it is constituted by voids filled with rare gas.

【0027】レンズを挿入することによる物理過程を詳しく述べる。 [0027] details the physical process by inserting the lens. レンズでは波が伝わる速度が遅いために、 To speed at which the wave is transmitted is slow in the lens,
ショックウエーブ(図6の800)は、反射板に達するときには内向きの球面波(図6の1000)の形をとる。 Shokkuuebu (800 of FIG. 6) is in the form of a spherical wave inward (1000 in FIG. 6) when reaching the reflector. この波を反射板617で反射すると図7の1050 1050 of Figure 7 when reflecting this wave by the reflector 617
に示すように外向きの球面波になる。 It becomes spherical wave outward as shown in FIG. この波がレンズにあたる前に、可動板の一部であるレンズ部分の上下をひっくり返すと、レンズを通過した後で波はさらに球面波のかたちに近い波のかたち(図7の710)で表面に向かう。 Before this wave falls on the lens, when turned over the upper and lower lens portions is a part of the movable plate, the surface in the form near the wave form of the wave further spherical wave after passing through the lens (710 in FIG. 7) headed. それによって、音波が表面近傍の結晶のある一点で焦点を結ぶようにでき、効率よく局所的に温度を上昇させることができる。 Thereby, sound waves can be to focus at a single point with the vicinity of the surface crystals, efficiently locally can raise the temperature. レンズの上下を変えるには、音速と基板およびレンズの厚さおよび可動板の構造および材質データより、ショックウエーブがレンズに到着するタイミングを決定でき、可動板のレンズ挿入部分のみ回転させるロータ部分をタイミングよく回転させることにより実現できる。 Changing the upper and lower lenses, acoustic velocity and from the structure and material data of the thickness and the movable plate of the substrate and the lens, can determine when Shokkuuebu arrives at the lens, the timing rotor portion to rotate only the lens insertion portion of the movable plate better can be realized by rotating.

【0028】図1の実施例では、イオンの衝突座標データはコントローラ3011に送られ、音波反射板可動装置3010に伝えられる。 [0028] In the embodiment of FIG. 1, the collision coordinate data of the ions are sent to the controller 3011, transmitted to the wave reflector moving device 3010. 音波反射板可動装置3010 Wave reflector moving device 3010
の詳細は図8に示す。 For more information shown in FIG. 8. 図1はz軸の正方向が上になる位置からみた鳥瞰図であるが、図8はz軸の正方向が下になる位置すなわち基板を下からからみた鳥瞰図である。 Figure 1 is a bird's-eye view as seen from the positive direction is the upper position of the z-axis, Figure 8 is a bird's-eye view is positive as viewed from the position or substrate made down from the bottom of the z-axis.

【0029】図8の音波反射板可動装置では、パルス発生回路とクロック回路および判定回路で同期をとり、イオンの衝突座標データおよびあらかじめ与えられた基板の厚さのデータと可動板のデータをもとに、反射板をおく最適な位置を割り出す。 [0029] In acoustic reflector movable apparatus 8 synchronized with the pulse generation circuit and a clock circuit and the determination circuit, also the data of the data and the moving plate of the collision coordinate data and the thickness of the pre-given substrate ion DOO to, determine the best location to place the reflecting plate. さらに音波反射板可動装置では、反射板をおく最適な位置をX,Y、およびZ軸方向のサーボおよびドライブ回路に伝え、音波であるショックウエーブが基板に到達する前にショックウエーブを結晶基板の裏で反射されるべく可動板あるいは反射板を移動させる。 Further acoustic reflector movable apparatus, the optimum position to place the reflector X, Y, and transmitted to the Z-axis direction of the servo and drive circuits, in the back of the crystal substrate Shokkuuebu before a wave Shokkuuebu reaches the substrate to be reflected to move the movable plate or a reflection plate. このとき図8の8000および8001に示したように緩衝機構および金属探針を持たせることにより表面でのトンネル電流を計測することにより、反射板の制御をより高めることができる。 By measuring the tunneling current on the surface by causing this time have a buffering mechanism and a metal probe, as shown in 8000 and 8001 in FIG. 8, it is possible to enhance the control of the reflector. あるいは、金属探針をより積極的に用いて、最適な位置からz軸方向の原子変位から、必要な分のエネルギをもったエネルギパルスを発生させ、局所的な温度を上昇させ不純物を表面に近く移動させ、さらに欠陥を修復させる確率を高めることができる。 Alternatively, a metal probe more aggressively, the z-axis direction of the atomic displacements from the optimum position to generate pulses of energy having a frequency of energy required, the impurities on the surface increase the local temperature It moved closer, it is possible to increase the probability of further repair defects.

【0030】上記発明では、イオンクラスタの打ち込み方法において、イオンクラスタの基板との衝突位置を検出する装置および衝突位置を制御部に伝達する手段と、 [0030] In the invention, a method implants ions cluster, and means for transmitting to the control unit of the device and collision position detecting the collision position of the substrate of ion clusters,
基板の裏側に音波反射板を移動させて位置させる可動装置は単一であったが、これらを複数個の装置にして、基板の裏側に複数個の音波反射板を移動させてイオンクラスタの基板への衝突が次々と起こる場合に発生するイオンクラスタが衝突したときに発生させる複数の縦波の音波であるショックウエーブを基板の下方で次々と反射させ、より効率的に上方でイオンクラスタが衝突したときに発生する表面から深い位置で生成された欠陥に対して、原子がもとの結晶格子を組みやすいように局所的に結晶格子の温度を上昇させ、さらに不純物を表面近傍に配置させるように移動させることができる。 The movable device is a single to position by moving the acoustic reflector on the back side of the substrate, and these to a plurality of devices, the substrate of the ion clusters by moving a plurality of acoustic wave reflection plate on the back side of the substrate collision of the causes sequentially reflected at a plurality of Shokkuuebu a wave of the longitudinal wave in the substrate beneath which is generated when the ion clusters generated collides when one after another takes place more efficiently ion clusters above collides against defects generated at a deep position from the surface that occurs when, atom raises the temperature of the locally crystal lattice to facilitate set the original crystal lattice, so as to further place the impurity near the surface it can be moved.

【0031】 [0031]

【発明の効果】本発明によれば、表面の深いところの欠陥をできるだけ早期に有効に修復が可能となり、欠陥により助長される不純物の拡散が抑制されるため、MOS According to the present invention, as early as possible to enable repair deep defects where the surface is possible, since the diffusion of impurities is facilitated by the defect is suppressed, MOS
FETの高集積化・高速化のためのよりいっそうの浅接合化が可能となる。 Even more shallow junction for high integration and high speed of the FET becomes possible.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例の装置概略図。 [1] apparatus schematic diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】基板の切断面での欠陥分布とショックウエーブの図。 [2] Figure defect distribution and Shokkuuebu at the cut surface of the substrate.

【図3】基板の切断面での欠陥分布とショックウエーブの反射の図。 [3] FIG reflection defect distribution and Shokkuuebu at the cut surface of the substrate.

【図4】衝突後の基板内の(−)z軸方向の原子の変位の図。 [4] after the collision in the substrate (-) view of the displacement in the z-axis direction of the atoms.

【図5】可動板の切断面と反射板およびショックウエーブの反射の図。 Figure 5 is an illustration of the reflection of the reflection plate and Shokkuuebu the cut surface of the movable plate.

【図6】ショックウエーブの波の形の変換、反射前の様子の概略図。 [6] conversion of the wave form of the Shokkuuebu, schematic view of a state before reflection.

【図7】ショックウエーブの波の形の変換、反射後の様子の概略図。 [7] conversion of the wave form of the Shokkuuebu, schematic view of a state after reflection.

【図8】本発明の一実施例の装置および音波反射板可動装置の概略図。 Figure 8 is a schematic view of the apparatus and the acoustic reflector movable apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

3002…イオンソース、3003…クラスタイオン、 3002 ... ion source, 3003 ... cluster ion,
3004…シリコン基板、3005…可動板、3006 3004 ... silicon substrate, 3005 ... movable plate, 3006
…音波反射板、3008,3009…ディテクタ、30 ... sound wave reflection plate, 3008 and 3009 ... detector, 30
10…音波反射板可動装置。 10 ... acoustic reflector mobile.

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】イオンクラスタと基板との衝突位置を検出し、衝突位置を制御部に伝達する手段と、基板の裏側に音波反射板を移動させて位置させる可動装置を持ち、イオンクラスタが衝突したときに発生させる縦波の音波であるショックウエーブを基板の下方で反射させ、上方でイオンクラスタが衝突したときに発生する表面から深い位置で生成された欠陥に対して、原子がもとの結晶格子を組みやすいように局所的に結晶格子の温度を上昇させ、さらに不純物を表面近傍に配置させるように移動させることを特徴とするイオン打ち込み方法。 1. A detects the collision position of the ion cluster and the substrate has a means for transmitting the collision position to the control unit, the movable unit is positioned by moving the acoustic reflector on the back side of the substrate, the ion clusters collide to reflect a sound wave of a longitudinal wave which is generated when Shokkuuebu below the substrate, with respect to defects generated at a deep position from the surface that occurs when the ion clusters above collides, atoms original crystal ion implantation method, characterized in that the lattice increases the temperature of the locally crystal lattice as set easily and are moved so as to further place the impurity near the surface.
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、基板の材料と材質と結晶軸を同じにした可動板を用意し、基板が薄い場合に厚みを与え装置制御や動作のための時間を調節することを特徴とするイオン打ち込み方法。 2. A method according to claim 1, wherein providing a movable plate having the same crystal axes and the material and the material of the substrate, adjusting the time for device control and operation given the thickness when the substrate is thin ion implantation method, characterized in that.
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の方法において、単純に平面板ではない面で反射された音波が表面近傍で焦点を結ぶように曲率半径を調整した反射板を内蔵することによって、ショックウエーブの形で伝わる音波を結晶の深いある一点で集約するように反射し、局所温度を極く一部の部分だけ高くすることを特徴とするイオン打ち込み方法。 3. A method according to claim 1 or 2, by simply reflected by the surface is not a flat plate wave is built-in reflector to adjust a radius of curvature so as to focus near the surface, Shokkuuebu ion implantation method, characterized in that reflects sound waves transmitted in the form of such aggregated in a deep one point crystal, increasing the local temperature only small portion of the part.
  4. 【請求項4】請求項1または2記載の方法において、基板および可動板のショックウエーブが伝わる速さよりも遅い材料で形成した外面と内面とで曲率の異なるレンズを基板下の可動板内に挿入し、レンズの上下の形状を変える機構を設け、レンズの厚さで波が伝わる速度が異なることを利用してショックウエーブの形で伝わる音波を結晶の深いある一点で集約するように波の形を変換させて、波を伝播させ局所温度を極く一部の部分だけ高くすることを特徴とするイオン打ち込み方法。 4. A process according to claim 1 or 2, wherein, by inserting the substrate and the movable plate speed different lens curvature in the formed outer surface and an inner surface at a slower material than the Shokkuuebu is transmitted in in the movable plate of the lower substrate , a mechanism for changing the upper and lower shape of the lens, converts the form of a wave so that the speed of the wave is transmitted to aggregated deep certain point the sound waves transmitted in the form of Shokkuuebu crystal by utilizing the difference in thickness of the lens is allowed, the ion implantation method, characterized in that to increase the local temperature to propagate waves only small portion of the part.
  5. 【請求項5】請求項1ないし4のいずれか記載の方法において、イオンクラスタの基板との衝突位置を検出する複数個の装置と、衝突位置を制御部に伝達する手段と、 5. A method according to any one of claims 1 to 4, a plurality of devices for detecting the collision position of the substrate of the ion clusters, and means for transmitting the collision position to the control unit,
    基板の裏側に音波反射板を移動させて位置させる複数個の可動装置をもち、イオンクラスタの基板への衝突が次々と起こる場合に発生するイオンクラスタが衝突したときに発生させる複数の縦波の音波であるショックウエーブを基板の下方で次々と反射させ、上方でイオンクラスタが衝突したときに発生する表面から深い位置で生成された欠陥に対して、原子がもとの結晶格子を組みやすいように局所的に結晶格子の温度を上昇させ、さらに不純物を表面近傍に配置させるように移動させることを特徴とするイオン打ち込み方法。 On the back side of the substrate by moving the acoustic reflector has a plurality of movable apparatus to be positioned by, a plurality of longitudinal waves to be generated when the ion clusters collide occur if the collision with the substrate of the ion clusters one after another takes place the sound waves are Shokkuuebu is sequentially reflected by the lower substrate, against defects generated at a deep position from the surface that occurs when the ion clusters above collides, as atoms easily set the original crystal lattice ion implantation method, characterized in that locally increase the temperature of the crystal lattice is moved so as to further place the impurity near the surface.
  6. 【請求項6】請求項1ないし5のいずれか記載の方法において、イオンクラスタが衝突したときに発生させる縦波の音波であるショックウエーブを基板の下方で反射させると同時に、エネルギパルスを発生させ、上方でイオンクラスタが衝突したときに発生する表面から深い位置で生成された欠陥に対して、原子がもとの結晶格子を組みやすいように局所的に結晶格子の温度を上昇させ、さらに不純物を表面近傍に配置させるように移動させることを特徴とするイオン打ち込み方法。 6. A method according to any of claims 1 to 5, and at the same time to reflect Shokkuuebu a wave of the longitudinal wave which is generated when the ion clusters collide below the substrate, to generate energy pulses, against defects generated at a deep position from the surface that occurs when the ion clusters above collides, atom raises the temperature of the locally crystal lattice to facilitate set the original of the crystal lattice, the more impurities ion implantation method, characterized in that moving so as to disposed in the vicinity of the surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196465A (en) * 1999-12-13 2006-07-27 Semequip Inc Ion implantation ion source, system, and method

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