JPS586301B2 - 半導体本体に不純物領域を形成する方法 - Google Patents

半導体本体に不純物領域を形成する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置に埋込み不純物領域を形成する方
法に関するものである。
半導体装置は、一般に、電気的諸特性を得るため不純物
領域を必要としている。
これらの不純物領域は、普通、選定された不純物を半導
体本体内へ拡散させたり、又は、例えばエピタキシャル
成長によって半導体本体を形成する間に、不純物を半導
体本体内へ含有させることによって形成される。
このような目的に通常使用される不純物は、りん、アン
チモン、ヒ素、ボロン、ガリウム、アルミニウム及び金
である。
半導体装置に拡散によって不純物領域を形成するには、
もともと制約がある。
拡散が行なわれる半導体本体表面での不純物の濃度は、
通常、その半導体物質における不純物の飽和溶解濃度に
よって決定される。
このため、半導体本体表面の不純物濃度が高くなり、化
学的にも電気的にも半導体の表面部分が劣化してしまう
。
更に、半導体本体における不純物領域の厚さ及び濃度勾
配は、拡散の表面濃度、拡散速度、温度及び時間によっ
て決定される。
従って、不純物領域の厚さや断面勾配が制約され、また
、不純物領域の形成にかなりの時間がか一ってしまうこ
とが多い。
更に、不純物領域の厚さを精密に制御するのが難しいこ
とが多く、また、所望の電気的特性の不純物領域を形成
するために、２つ以上の不純物例えば、ポロン及びアル
ミニウムを同時に又は順次、拡散する必要がある。
同様に、エビタキシャル成長によって不純物領域を形成
するのにも、もともと制約がある。
エビタキシャル成長を行なうには、その基体（それが半
導体であるか絶縁体であるかに拘らず）を慎重に作る必
要があり、且つ、エビタキシャル成長中その析出系統を
慎重に制御する必要がある。
慎重に制御しても、エビタキシャル半導体本体は、普通
、何とかしてその析出系統に入り込む低濃度の異質不純
物があるため、その電気的特性が制約されてしまう。
また、エビタキシャル成長は、一般に、その厚さが狭い
範囲に制限されるので、この方法は、大電力装置のよう
な特定の半導体装置を造る上ではうまく適用できない。
半導体本体の表面近くに高濃度の浅い不純物領域を形成
するのに使用される別の方法は、イオン打込法（ｉｏｎ
ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）である。
これについては、例えば、ウィルソン（Ｗｉｌｓｏｎ）
及びリューワ−（ Ｒｅｗｅｒ ）による「イオンビー
ム（Ｉ．ｏｎ Ｂｅａｍ ｓ）」（１９７３年）及びメ
イヤー（ Ｍａｙｅｒ ）、エリクソン（Ｅｒｉｋｓｓ
ｏｎ ） 、及びデイビース（ Ｄａｖｉｅｅ）による
「半導体におけるイオン打込法（ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔ
ａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｕｄｕｃｔｏｒｓ ）
」（ １ ９ ７ ０年）を参照することができる。
この方法では、一般に約２００〜４ ０ ０ ＫｅＶの
低エネルギーイオンビームを、不純物領域に必要な不純
物のイオンで形成し、半導体本体の主表面をそのイオン
ビームで衝撃するものであった。
こうして、不純物領域が半導体本体の表面に隣接して高
い一定の濃度勾配の厚さ数ミクロンの不純物領域が形成
された。
イオン打込法は、半導体本体内へ数ミクロン以上入り込
んだ厚い不純物領域を形成したり、又は、制御可能な濃
度勾配の不純物領域を形成するものとして有用であると
は考えられていなかった。
その重大な制約は、利用可能なイオンビーム発生器が単
一エネルギーのイオンビームを発生し、そのため、半導
体本体の表面では、使用できるものとして非常に狭い不
純物領域しか形成されない、ということであった。
半導体本体における不純物領域の厚さは、イオン打込工
程中、半導体本体を枢動させることによって拡大した。
しかし、この方法でも、不純物領域の厚さは、普通、５
ミクロンより小さく、不純物濃度勾配も制御できないも
のであった。
イオンビーム源と半導体本体との間に厚さ約０．５ミル
（１２．７ミクロン）の例えばアルミニウム等の金属の
散乱用薄片を介在させることが知られている。
しかし、このような薄片は、半導体本体の大部分の面積
にわたってほぼ一様に投与できるよう、イオンビームの
所望の散乱を行なわせるためには必ず一様な厚さのもの
となっていた。
厚さが大きく、濃度勾配が可変の不純物領域を形成する
ようにビームエネルギーを修正し変調するために低い散
乱特性の材料を成形することが考えられることはなかっ
た。
これらの問題は、半導体本体内に埋込み不純物領域を形
成したい場合に、重なって生ずる。
埋込み不純物領域は、これと半導体装置の作用表面との
間の隣接した不純物領域に対して高い不純物濃度を有す
る半導体本体内に在るものである。
一般に、この種の埋込み不純物領域は、一連のエビタキ
シャル成長、又は拡散とエビタキシャル成長との組み合
せによって形成される。
これについては、例えば、本出願人の米国特許第３，２
３ ７，０ ４ ２号明細書を参照することができる
。
これらの方法は、難しいものであり、実行するのにかな
りの時間がかゝるものであり、装置の歩留りが比較的悪
い。
また、このような埋込み不純物領域の形成には、その埋
込み不純物領域上のより低濃度の不純物領域のオートド
ーピング（ ａｕｔｏ ｄｏｐｉｎｇ）を制御する難し
さがあり、ひいては、埋込み不純物領域及びこれに隣接
した不純物領域の両方の厚さ及び濃度勾配を制御する難
しさがあった。
本発明は、これらの難点及び欠点のすべてを克服するも
のである。
本発明は、半導体本体に、一般には不純物領域、具体的
には埋込み不純物領域を高精度ですばやく形成する方法
を提供するものである。
製造歩留りが非常に改善され、それに伴なって、製造価
格が非常に廉価なものとなる。
更に、本発明によれば、従来の方法の本質的な制約のた
め濃度勾配に限界があってこれまで不可能であったよう
な半導体装置の形成が可能となる。
また、本発明によれば、不純物領域の濃度勾配を形成し
、かつ半導体本体に不純物領域を位置決めする上で以前
には得られなかった融通性が得られる本発明は、高エネ
ルギーイオン照射によって半導体本体に不純物領域を形
成する方法を提供するものである。
選定された半導体本体に不純物領域を形成するものに必
要な不純物イオンを含むイオンビームが形成される。
そのイオンビームは、半導体本体の選定された表面から
の所望の不純物領域の最大深さより深いところまでその
選定された表面を介して半導体本体内へ浸透し得るほど
のエネルギーを有している。
その照射ビームを透過させるときそのビームのエネルギ
ーを修正してそのビームで選定された半導体本体表面か
ら半導体本体を照射するときに半導体本体に所望の厚さ
及び不純物濃度勾配を有した不純物領域を選定された表
面から所定距離のところに形成し得る透過エネルギービ
ームを形成するよう不均一な形状の所望材料でビーム修
正器が形成されている。
このビーム修正器は、散乱を減少させ透過イオンビーム
に対して良好な解像度を与えるため、アルミニウム、ベ
リリウム又は耐放射線シリコーン又はエポキシ等の材料
で形成されるのが好ましい。
不純物領域は、ビーム修正器を透過したイオンビームに
対して半導体本体の選定された表面を露出させるように
配置することによって形成される。
ビーム修正器を透過したビームは、選定された表面を介
して半導体本体内に浸透し、半導体本体内に所望の不純
物領域を形成する。
不純物領域の厚さ（すなわち、イオンビームの透過方向
に沿った距離）及び選定された表面からのその距離は、
イオンビームのエネルギー及びビーム修正器の厚さによ
って正確に制御される。
不純物領域の不純物濃度勾配は、ビーム修正器の形状及
びドーピング中のビーム修正器と半導体本体との間の所
定の相対移動によって精密に制御される。
本発明は、埋込み領域及び従来では異常なほどのドーピ
ング濃度勾配の領域が必要な半導体装置をつくるのに特
に有益である。
一つの実施例では、半導体本体は、半導体本体の結晶格
子への損傷を減少させるためドーピング工程後に焼きも
どされるのが好ましい。
以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施例を詳
しく説明する。
第１図において、本発明を使用した埋込みコレクタ領域
を有するトランジスタが示されている。
このトランジスタは、対向した主表面１１及び１２を有
する半導体本体１０に形成されている。
半導体本体１０は、その主表面１２において、基板１３
に、合金法、静電法、エビタキシャル成長法又はその他
の方法で設けられている。
半導体本体１０は、製造中に、コレクタ領域に対して所
望の不純物濃度（例えば、１×１０１３〜１×１０１４
／ｃｍ３）にされる。
基板１３は、好ましくは、特定の使用目的に適した絶縁
材科である。
ベース領域１５及びエミツタ領域１４は、標準の酸化物
マスキング及びホトエッチング方法を使用して主表面１
１を介して、反対導電型の不純物（例えば、ガリウム及
びりん）を順次拡散することによって形成される。
また、ベース領域１５を形成するのに使用される不純物
は、その製造中に半導体本体１０に形成される不純物と
は反対の導電型のものである。
こうして、ＰＮ接合１７及び１８が、半導体本体１０に
おいてエミツタ領域１４とベース領域１５との間及びコ
レクタ領域１６とベース領域１５との間に形成される。
ベース領域１５の不純物濃度は、普通、１×１０１５か
ら１×１０１７／ｃｍ３までの範囲であり、エミツタ領
域１４の不純物濃度は、普通、１×１０１７から１×１
０１９／ｃｍ３までの範囲である。
コレクタ領域１６は、後述する照射方法を使用して半導
体本体１０の残部での不純物濃度で形成される。
そして、埋込みコレクタ領域１９が半導体本体１０に所
望の幅のコレクタ領域１６が得られる深さに形成される
。
この埋込みコレクタ領域１９は、好ましくは同じ半導体
本体の別の電気的素子へトランジスタを電気的に接続す
る導体である。
埋込みコレクタ領域１９を形成するためには、イオンビ
ーム２０を形成する少なくとも１の分子量を有した粒子
を放出できるイオン源が設けられる。
イオンビーム２０は、半導体本体１０の埋込みコレクタ
領域１９の所望深さよりも深いところまで、選定された
主表面１１を介して、半導体本体１０に浸透し得るエネ
ルギーを有している。
イオン源は、埋込みコレクタ領域１９の少なくとも所望
深さまで半導体本体１０内に十分浸透できるエネルギー
で埋込みコレクタ領域１９を形成するに必要な不純物の
イオンを放出するものであればどのようなものでもよい
。
好ましくは、イオン源は、ポロンイオンを放出するファ
ン・デ・グラーフ（Ｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｆｆ ）加
速器である。
何故なら、この種の粒子は、比較的安価に、所望深さま
で半導体本体１０内を、十分浸透可能なエネルギーに加
速できるからである。
半導体物質中に不純物を形成するに適した、例えば、り
ん又はアルミニウム等のその他のイオンを使用すること
もできる。
しかしながら、現在では１６より大きな分子量を有する
イオンは実用的でない。
何故なら、ファン・デ・グラーフ加速器等の利用可能な
イオン源は、そのような分子量の大きな粒子を半導体本
体内の相轟な深さまで浸透させるに十分なエネルギーを
発生しないからである。
どんな場合でも、選定されるイオンは、埋込みコレクタ
領域１９へ所望の電気的特性を与えるためコレクタ領域
１６に使用されるのと同じ導電型のものでなければなら
ない。
また、イオン源は、埋込みコレクタ領域１９が厚さ、幅
及び不純物濃度勾配に関してより精密に制御され得るよ
うにファン・デ・グラーフ加速器によって通常発生され
るような単一エネルギー源であるのが好ましい。
この理由から、りん又はアルミニウム等のより分子量の
大きな粒子は、不純物領域に対してより高い解像度が必
要な特定の用途においてより有益である。
何故なら、この種のイオンは、半導体物質に発生される
欠陥発生分布に対する半値幅がより狭いからである。
半値幅が狭くなればなるほど、埋込みコレクタ領域１９
に必要な不純物領域が半導体本体１０においてより精確
に位置定めされ、且つ、その濃度及び濃度勾配がより精
確に制御される。
更に、ある特定の用途においては、非単一エネルギー照
射源を使用したり、又は、単一エネルギー源を単一エネ
ルギーでないように修正するのが適当であったりする場
合がある。
例えば、不純物領域の深さの解像度を犠牲にして半導体
本体１０の領域全体に亘ってより一様な粒子分布を与え
るのがより望ましい場合がある。
これは、イオン源と半導体本体１０との間のイオンビー
ム２０の進路に散乱用薄片（図示せず）を使用すること
によって行なうことができる。
しかし、一般的には、半導体本体におけるビームの欠陥
発生分布に対する最も狭い半値幅を与え、従って、半導
体本体に形成される不純物領域に対する可能な最も高い
解像度を得るには単一エネルギー照射源が好ましい。
イオンビーム２０と半導体本体１０との間には、ビーム
修正器２１が配置される。
ビーム修正器２１は、イオンビーム２０を実質的に散乱
させずに通常透過させ得る材料で形成される。
場合に応じて、ビーム修正器２１に散乱用薄片を組み合
わせるのが適当であるが、普通は、修正器２１の厚さが
変化しても透過したイオンビーム２２が分散しないのが
望ましい。
こうすることにより、不純物領域の配置の正確さ及び解
像度が改善される。
ビーム修正器２１は、透過イオンビームのエネルギーを
修正するのが単位厚さ当りビームのエネルギーを大幅に
修正しない材料で形成するのが好ましい。
こうすることにより、不純物領域の厚さ及び濃度勾配が
、ビーム修正器２１の寸法公差を臨界的に制御しなくて
もより精確に制御され得るようになる。
この種の材料の例としては、アルミニウム又はベリリウ
ム等の低原子番号の元素が挙げられる。
もし、使用されるイオンビームが半導体本体内の深くま
で浸透しないならば、照射抵抗シリコーン及びエポキシ
を使用してもよい。
また、ビーム修正器２１は、後述するような所望の形状
に容易に加工し得るような材料で形成するのが好ましい
。
好ましくは、半導体本体１０及びビーム修正器２１は、
ドーピング（不純物添加）中に、所定の運動により相対
的に移動されるのがよい。
これは、任意の適当な手段によって行なうことができる
。
ビーム修正器２１は、第１図に示すように、半導体本体
１０の主表面１１と平行で、イオンビーム２０の進路と
直角に振動させるのが好ましい。
或いは、ビーム修正器２１は、半導体本体１０に対して
回転させたり若しくは別の形で移動させてもよく、又は
、半導体本体１０を所定路においてビーム修正器２１に
対して移動させてもよい。
イオン源及びビーム修正器２１の構造が与えられるなら
、半導体本体１０に形成されるべき不純物領域の厚さ及
び不純物濃度勾配は、ビーム修正器２１の形状、及びド
ーピング中における半導体本体１０とビーム修正器２１
との相対移動の関数となる。
普通、ビーム修正器２１と半導体本体１０との間の相対
移動は、不純物領域の厚さ及び不純物濃度勾配がビーム
修正器２１の形状のみの関数となるように定められる。
従って、半導体本体２０における不純物領域に必要な任
意の所望の幅及び不純物濃度勾配、並びに主表面１１と
不純物領域１９との間の所望の距離、に対応した形状に
ビーム修正器２１を形成することができる。
この関係を理解するために、埋込みコレクタ不純物領域
１９に必要な所望の位置幅、及び不純物濃度勾配に対応
したビーム修正器２１を透過した後のイオンビーム２２
のエネルギースペクトルは、数学的関係ｄｎ（Ｅｔ）／
ｄＥｆ＝ｈ（Ｅｔ）によって表わされるものとする。
更に、このエネルギースペクトルに対応するビーム修正
器２１の形状は数学的関数Ｆ （ｔ）＝ Ｘで表わされ
るものとする。
こゝで、Ｘは修正器２１の厚さでありｌは座標から修正
器２１に沿った距離である。
また、ｌはＸの数学的関数Ｆ（Ｘ）であるとする。
次に、主表面１１のある点での透過イオンビーム２２の
エネルギーについて考えてみる。
その点に向けられたイオンビームは、ビームのエネルギ
ーをＥＰからＥｌまで減ずるビーム修正器２１の厚さＸ
ｌを通過しなければならない。
主表面１１のこの点での線束密度は、φイオン／秒であ
って、数学的にはφ＝ｄｎ／ｄｔとして表わすことがで
きる，ビーム修正器２１は速度Ｖ＝ｄｌ／ｄｔで第１図
に示すように水平方向に移動するので、時間ｄｔにおい
て主表面１１の選定点に突き当るイオンの数は、ｄｎ＝
φｄｔ−φ／Ｖ・ ｄｌとして表わされる。
ｌ＝ｆ（ｘ）及びｄｌ＝ｄｆ（ｘ）／ｄｘ・ｄｘである
ので、ｄｎ＝φ／Ｖ・ｄｆ（ｘ）／ｄＸ・ｄｘである。
変数Ｘは、任意の瞬間において主表面１１の点へイオン
ビーム２０が通過していくビーム砺正器２１の厚さであ
り、イオンビーム２２におけるビーム修正器２１から出
ていくイオンのエネルギーの関数である。
Ｒ（イオンの飛程）及びＥ（イオンのエネルギー）が数
学的関数Ｒ ＝ ｇ （Ｅ）にあるものとする。
ビーム２０におけるビーム修正器２１へ入るイオンの飛
程はＲＰ−ｇ（ＢＰ）であり、ビーム２２における出て
いくイオンの飛程はＲ＝ｇ（Ｅ）である。
ビーム修正器２１の厚さは、イオンビ−ムのエネルギー
の関数として次のように表わされる。
Ｘ＝ＲＰ−Ｒ＝ｇ（ＥＰ）−ｇ（Ｅ）前の式にこのＸを
代入すると、主表面１１の選定点に達するイオンは、次
のように表わされる。
従って、ビーム修正器２１の厚さは、イオンビーム２０
の透過エネルギースペクトルの形で次のように数学的に
表わされる。
複雑なエネルギースペクトルの場合には、ｄｎ／ｄＥ，
すなわち修正器２１の形状は、計算機によって算出する
ことができる。
より簡単なスペクトルの場合には、その形状は簡単な筆
算によって決定される。
例えば、埋込みコレクタ領域１９がその厚さＸ及び面積
を通して一定の不純物濃度勾配を有する矩形状のもので
あるべき場合について考える。
ｄｎ／ｄＥ＝Ｋ（定数）及びＲ＝ｇ（Ｅ）＝Ｅ／ｍすな
わち、イオンエネルギーに依存した飛程は、質量と直線
的に比例している。
前記の数学的関係は、次のように簡略化される。
Ｘ＝Ｅｐ／ｍ−Ｅ／ｍを代入すると、コノ関数は更に次
のように関略化される。
この方程式の一般解は、次のようである。
Ｘ＝Ｆ（ｌ）について別の表わし方をすると、定数ｂは
、Ｘをそのスペクトルにおける最低のエネルギーに対す
る厚さＸ（ｌ＝０で）とすることによって次のように得
られる。
ビーム修正器２１の長さＬは、Ｅ２に対する厚さである
Ｘ２に依存している。
従って、ビーム修正器２１は、勾配φ／ＶＫｍを有する
鋸歯状表面２３を有する第１図に示したような形状とな
る。
こゝで、Ｘ１は、埋込みコレクタ領域１９の所望幅に対
応した最大厚さであり、Ｘ２は最小厚さである。
ビーム修正器２１は、典型的なイオン源から放出される
ときのイオンビーム２０のエネルギー及び密度の小さな
一時的な変動によって生するスペクトル歪みを除去する
ため、透過イオンビーム２２のエネルギースペクトルを
多数サイクル振動させることが好ましい。
ビーム修正器２１が前述したように適当に形成され配置
された後、エミツタ領域１４及びベース領域１５を有す
るように形成されたトランジスタは、基準距離に対して
選定された主表面１１が透過イオンビーム２２に対して
露出されるように配置される。
その後、半導体本体１０は、一定の不純物濃度勾配を有
す乞埋込みコレクタ領域１９を形成するため振動ビーム
修正器２１を介してイオンビーム２０で照射される。
イオン投与量は、埋込みコレクタ領域１９の所望の不純
物濃度に対応するように選定される。
その後、エミツタ電極２４及びゲート電極２５が標準的
な金属化法及びホトエッチング法によって主表面１１に
形成される。
パワー半導体装置の場合、横縁部２６は、標準の方法に
よって傾斜が付けられ、不活性化され、且つ、埋込みコ
レクタ領域１９に接続される電極又はその他の電気的素
子が与えられる。
第２図において、第１図に関して示し説明したのと類似
したトランジスタが埋込みコレクタ領域及びエミツタ領
域の両方を同時に形成するように本発明に基づき形成さ
れる。
同じ素子については対応する参照番号の前に「１」を付
した参照番号で示されている。
第２図に示したトランジスタはエミツタ領域及び埋込み
コレクタ領域の同時形成のため第１図に示したような中
心ゲート型の代りに周辺ゲート型のものになっている。
２つの不純物領域は、ビーム修正器１２１をステップ関
数形状に形成することによって同時に形成される。
表面１２３の形状ζｊ、埋込みコレクタ領域１１９の深
さ、厚さ及び不純物濃度勾配を制御し、表面１２３′の
形状は、エミツタ領域１１４の厚さ及び不純物濃度勾配
を制御する。
図示のように、両方の不純物領域において一定の不純物
濃度勾配が必要であると仮定する。
トランジスタの一部領域をマスクし、且つ、エミツタ及
び埋込みコレクタ領域１１４及び１１９を半導体本体１
０の特定部分へ限定するためイオンしや蔽体１２７が設
けられている。
こうすることにより、その後は、ゲート電極１２５が主
表面上に形成され、ベース領域１１５とオーミツク接触
を行なう。
イオンビームの投与量は、不純物領域に所望の不純物濃
度を与えるため再び制御される。
第３図において、ＭＯＳ型電界効果トランジスタが集積
回路形成されている。
この集積回路では、電気素子間に分離不純物領域を形成
するのに本発明が使用されている。
ＭＯＳ型電界効果トランジスタは、基板２１１上に例え
ば静電法又はエビタキシャル法によって形成された半導
体本体２１０に形成されている。
ソース及びドレイン不純物領域２１２及び２１３が、好
ましくは、標準のホトエッチング法及び拡散法によって
同時に半導体本体２１０に形成され、その形成中、半導
体２１０に形成されたそれら不純物領域間にチャネル領
域２１４を形成するように離間されている。
そして、その半導体本体２１０は、イオンビーム照射中
、図示のように振動するビーム修正器２１７を介してイ
オンビーム２１６によって主表面２１５を通って照射さ
れるような位置に配置される。
イオンビーム２１６は、半導体本体２１０に十分浸透可
能なエネルギーを有しており、ビーム修正器２１７は、
半導体本体全体に広がっており、一定の不純物濃度勾配
を有する不純物領域２１９を形成するため鋸歯状表面２
１８を有するような形状になっている。
その鋸歯状表面２１８の範囲及び長さは、イオンビーム
２１６のエネルギーレベル、ビーム修正器２１７の材質
及び半導体本体２１０の幅に応じて選定される。
イオンビーム２１６のイオンの導電型は、半導体本体の
集積回路の他の電気的素子から、そのトランジスタ番分
離するＰＮ接合２２０を半導体本体に形成するため半導
体本体２１０の不純物とは反対となるように選定される
。
また、トランジスタを含む半導体本体２１０の領域をイ
オンビームに対してマスクするため透過イオンビーム２
２２の進路にイオンしや蔽体２２１が挿入される。
次に、図示のように、分離不純物領域２１９が、主表面
２１５を介して透過イオンビーム２２２を半導体本体２
１０に照射することによって、半導体本体２１０に形成
されうる。
このような方法によって、半導体本体１０における種々
の電気的素子は、すばやく且つ精確に電気的に分離され
る。
実際、分離不純物領域２１９が高解像度で精密に位置付
けられるので、半導体本体２１０の主表面２１５の所定
領域に、より多くの電気的素子が形成され、集積回路の
質及び性能が改善される。
次に酸化物層２２３及び不活性化層２２４、ソース電極
２２５、ドレイン電極２２６及びゲート電極２２７が、
トランジスタ及び集積回路を完成するため標準の酸化物
成長法、ホトエッチング法及び金属化法によって半導体
２１０の主表面２１５に順次形成された。
第４図には、本発明による可変濃度勾配を有する不純物
領域が形成された半導体３１０が示されている。
図示した不純物領域は、半導体本体３１０に埋め込まれ
るか、又は、必要に応じて主表面３１１又は３１２に隣
接して設けられる。
従って、その不純物領域は、種々の用途に使用すること
ができる。
第４図はビーム修正器３１３の形状と半導体本体３１０
に形成された不純物領域との間の関係を示している。
表面３１５，３１６及び３１７は、部分３１８，３１９
及び３２０の厚さ及び不純物濃度勾配にそれぞれ対応し
た形状及び長さを有している。
ビーム修正器３１３の最犬の厚さは、ビーム修正器３１
３の材質及びビーム修正器３１３へのイオンビーム３２
０のエネルギーを与えるときの、主表面３１１からの不
純物領域３１４の距離に相当する。
従って、透過イオンビーム３２１は、半導体本体３１０
に形成されるべき不純物３１４の所望の全体的位置及び
不純物濃度断面に対応している。
こうして、不純物領域３１４は、基準として選定した主
表面３１１からビーム修正器３１３を透過したイオンビ
ーム３２０で照射するため、半導体本体３１０を位置定
めし且つ修正器３１３を第４図に示したように振動させ
ながら修正イオンビーム３２１で主表面３１１から半導
体本体３１０を照射することによって形成される。
不純物領域３１４のビーム投与量勾配の相対的な形状は
、第４図の右側の小さなグラフに示されている。
第５図には、本発明を使用して不純物濃度勾配を有する
不純物領域が形成された第２の半導体本体１３１０が示
されている。
各部分及びそれらの関係は、第４図に関して説明したの
と同じであり、各符号の前に「１」を付して示されてい
る。
違っている点は、基準として選定した主表面１３１１に
隣接して不純物領域１３１４を配置したこと、及び不純
物領域１３１４の不純物濃度勾配及びビーム修正器１３
１３の形状である。
ビーム修正器１３１３の整形表面１３１５は、第５図の
左側の小さなグラフに最もよく示されているように、不
純物領域１３１４に放物線状の不純物濃度勾配を与えて
いる。
第６図を参照すると、本発明を使用して異なった不純物
濃度勾配を有する２つの不純物領域が同時に形成された
第３の半導体本体２３１０が示されている。
各部分及びそれらの関係は、第４図において説明したの
と同じであり、各符号の前に「２」を付して示されてい
る。
その違いは、不純物領域の位置、及び濃度勾配、並びに
ビーム修正器２３１３の形状である。
ビーム修正器２３１３の整形表面２３１５及び２３１６
は、ステップ関数（段差）関係にあり、表面２３１５は
埋込み不純物領域２３１８に対するガウス分布型濃度勾
配に対応しており、表面２３１６は、埋込み不純物領域
２３１９に対する逆ガウス分布型濃度勾配に対応してい
る。
不純物領域２３１８及び２３１９の濃度勾配及びそれら
相互の空間的関係は、第６図の左側の小さなグラフに最
もよく示されている。
第４図、第５図及び第６図に示されるように、本発明に
よれば、不純物領域を位置決めし且つそれらの不純物領
域へこれまで知られていなかったような濃度勾配を与え
る上で融通性が得られる。
更に、本発明によれば、不純物をこれまで知られていな
かったほどの速度で且つ精確に形成することができる。
すなわち、本発明のようにイオンビームの透過エネルギ
ーを修正するビーム修正器を用いれば、任意の不純物濃
度、濃度勾配、及び不純物層幅が１回のイオンビーム照
射工程で得られ、また、被照射体の深さ力向に任意の不
純物濃度勾配を形成することができ、更に、ビーム修正
器の移動速度も任意であり、不純物層の条件がこれによ
って左右されることはないという効果が得られるのであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によって形成された埋込みコレクタ領
域を有するトランジスタ及びビーム修正器の横断面図、
第２図は、本発明によって形成された埋込みコレクタ領
域を有する第２のトランジスタ、しや蔽体、及びビーム
修正器の横断面図、第３図は本発明によって形成された
集積回路、しや蔽体、及びビーム修正器の横断面図、第
４図は本発明によって不純物領域が形成されている半導
体本体及びビーム修正器の横断面図、第５図は、本発明
によって不純物領域が形成されている第２の半導体本体
及びビーム修正器の横断面図、第６図は本発明によって
形成された第３の半導体本体及びビーム修正器の横断面
図である。 １０……半導体本体、１１，１２……主表面、１４……
エミツタ領域、１５……ベース領域、１６……コレクタ
領域、１９……埋込みコレクタ領域、２０……イオンビ
ーム、２１……ビーム修正器、２２……透過イオンビー
ム、２３……鋸歯状表面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体本体に不純物領域を形成する方法であって、 選定された半導体本体に所望の不純物領域を形成するた
    め不純物イオンを含むイオンビームを形成する工程と、 前記イオンビームを透過させるときそのイオンビームの
    エネルギーを修正してその透過イオンビームで、選定さ
    れた表面から前記半導体本体を照射するときに前記半導
    体本体に所望の厚さ及び濃度勾配の不純物領域が形成さ
    れるように透過時のイオンビームを修正できる不均一な
    形成で所定材料のビーム修正器を形成する工程と、 前記ビーム修正器を介して前記イオンビームで照射され
    るように前記半導体本体の選定された表面を位置決めす
    る工程と、 その後、前記所望の厚さ及び濃度勾配の不純物領域が前
    記半導体本体に形成されるまで前記ビーム修正器を移動
    させながらこれを介して前記イオンビームで、前記半導
    体本体を照射する工程と、を備えたことを特徴とする方
    法。 ２ 前記ビーム修正器は、所望の厚さ及び濃度勾配の不
    純物領域を形成するため、照射中の前記半導体本体に対
    する所定の移動に関連して形成されており、更に前記ビ
    ーム修正器は、前記半導体本体に不純物領域を形成する
    ため照射中前記所定の移動に沿って前記半導体本体に対
    して相対的に移動される特許請求の範囲第１項記載の方
    法。 ３ 前記ビーム修正器は、所望の厚さ及び濃度勾配の不
    純物領域を形成するため、照射中の前記ビーム修正器に
    対する半導体本体の所定の移動に関連して形成されてお
    り、前記半導体本体は、前記半導体本体に不純物領域を
    形成するため、照射中の前記所定の移動に沿って前記ビ
    ーム修正器に対して相対的に移動される特許請求の範囲
    第１項記載の方法。
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