JPS5943520A - マスクレスイオン注入装置 - Google Patents
マスクレスイオン注入装置Info
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- JPS5943520A JPS5943520A JP15266282A JP15266282A JPS5943520A JP S5943520 A JPS5943520 A JP S5943520A JP 15266282 A JP15266282 A JP 15266282A JP 15266282 A JP15266282 A JP 15266282A JP S5943520 A JPS5943520 A JP S5943520A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体結晶基板に半導体装置ケ形成するだめ
のイオンを直接注入するマスクレスイオン注入装置に関
−するものである。
のイオンを直接注入するマスクレスイオン注入装置に関
−するものである。
ンリコン、ガリウム砒素等の半導体結晶基板にレーザ素
子、発光ダイオード、受光素子、バイポーラトランジス
タ、電界効果型トランジスタを形成する場合、それぞれ
所定の場所にそれぞれのイオン注入が必要であり、イメ
ン注入工程ではイオン臨の取替え、マスクの(i) f
#合せ等煩雑な作業を心安とする。−力、最近提案され
ているザブミクロンのオーダで収束されたイオンビーム
を直1号結晶基板に照射するマスクレスイオン注入、加
工技術1−LIIn々イ1なマスクの作成、位置合せ等
の工稈が省略さ!するため注目を浴びている。このよう
なマスクレスイAン台、入を実現するため(・ではイオ
ンビームに1、ザブミクry:yに’)オーダで収束さ
れ、且つ高部7流密度を有するものでなけilばならな
い。
子、発光ダイオード、受光素子、バイポーラトランジス
タ、電界効果型トランジスタを形成する場合、それぞれ
所定の場所にそれぞれのイオン注入が必要であり、イメ
ン注入工程ではイオン臨の取替え、マスクの(i) f
#合せ等煩雑な作業を心安とする。−力、最近提案され
ているザブミクロンのオーダで収束されたイオンビーム
を直1号結晶基板に照射するマスクレスイオン注入、加
工技術1−LIIn々イ1なマスクの作成、位置合せ等
の工稈が省略さ!するため注目を浴びている。このよう
なマスクレスイAン台、入を実現するため(・ではイオ
ンビームに1、ザブミクry:yに’)オーダで収束さ
れ、且つ高部7流密度を有するものでなけilばならな
い。
この目的に適したものとして電胃放出型イオンビーム発
生佇がある。このイオンビーム発生源は細いタンクステ
ンヮイーヤをエミッタ電極トして、その微小径先端に液
体金属を被覆し、エミッタ電極を加熱すると共に強い電
界を印加すると、その微小径先端よりイオンビームが放
出される。このイオンビームを加速収束するためのレン
ズ系及びイオンビーノ・を偏向するだめの電極を」−記
のイオンビーム発牛源に4=J力11することによりマ
スクレスイオン注入装置が構成される。
生佇がある。このイオンビーム発生源は細いタンクステ
ンヮイーヤをエミッタ電極トして、その微小径先端に液
体金属を被覆し、エミッタ電極を加熱すると共に強い電
界を印加すると、その微小径先端よりイオンビームが放
出される。このイオンビームを加速収束するためのレン
ズ系及びイオンビーノ・を偏向するだめの電極を」−記
のイオンビーム発牛源に4=J力11することによりマ
スクレスイオン注入装置が構成される。
このような収束イオンビームを用いてマスクl/スでイ
オンを基板に注入する場合、市、荷が基′に′N表面に
滞留1−52て注入エネルキーが低下し7たり、イ刊ン
を注入し7た領域にはイオン衝撃による結晶欠陥が発生
する。
オンを基板に注入する場合、市、荷が基′に′N表面に
滞留1−52て注入エネルキーが低下し7たり、イ刊ン
を注入し7た領域にはイオン衝撃による結晶欠陥が発生
する。
この発明の目的は上述の如き欠点を除き、高品質の半導
体デバイスを製造することのできるマスクレスイオン注
入装置を提供することにあって、以下図面の実施例に基
いて本発明を説明すると、/は試刺加工宰であって、そ
の上部は収束イオンビーム発生数fffi、 IIを収
納する室λとTt了ピーノ、発生装置10を収納する室
3とに別れ−しおり、排気装置7′1′/7によりいず
れの堂内も高責穿となるように構成されでいる。
体デバイスを製造することのできるマスクレスイオン注
入装置を提供することにあって、以下図面の実施例に基
いて本発明を説明すると、/は試刺加工宰であって、そ
の上部は収束イオンビーム発生数fffi、 IIを収
納する室λとTt了ピーノ、発生装置10を収納する室
3とに別れ−しおり、排気装置7′1′/7によりいず
れの堂内も高責穿となるように構成されでいる。
室コ内には収束イオンビーム発生数(i pとしで、箱
、界放出型イオンビー1・発生部s、ltt量分離器乙
、・イオンビームを加速、収束するだめのレンズ糸7及
びイオンビームを偏向−Jるための偏向電極gが光軸十
に順次収納されており、イ封ンヒーム発牛flX31質
ii分1lilt器乙、レンズ系7は市16i旨にと′
電気的に接経:L、、trj、力を供給すると共にそれ
ぞれのNil、+作を制御する1、−方、電子ビーム発
生器れ/θを収納する室3は垂直に設けられた室コに対
し−G所定の角度で知4・[シて設けられており、η1
.−fビーム発生装置として電子ビーム発生器//、集
光レンズ系/、2.、絞す/3、集光レンズ系”、fi
n向コイル/j及び対物レンズ/2が光軸上に順次収納
され、電「ビーム発生器//、集光レンズ系/、7、紋
り/3、集)Y′、レンズ系/4/は電涼/りとfit
、気的に接続し、電力を供給すると共にそれぞれの動作
を・制御する。イオンビーム発生装煮の偏向電極とと霜
、+ビーム発生装置の偏向コイル/3はパターン描画制
御回路、:20に接続され、回路、2oJ、Dの指令信
月′によりそれぞれのビーノ・の試料基板、2/の照射
位置が制御される。
、界放出型イオンビー1・発生部s、ltt量分離器乙
、・イオンビームを加速、収束するだめのレンズ糸7及
びイオンビームを偏向−Jるための偏向電極gが光軸十
に順次収納されており、イ封ンヒーム発牛flX31質
ii分1lilt器乙、レンズ系7は市16i旨にと′
電気的に接経:L、、trj、力を供給すると共にそれ
ぞれのNil、+作を制御する1、−方、電子ビーム発
生器れ/θを収納する室3は垂直に設けられた室コに対
し−G所定の角度で知4・[シて設けられており、η1
.−fビーム発生装置として電子ビーム発生器//、集
光レンズ系/、2.、絞す/3、集光レンズ系”、fi
n向コイル/j及び対物レンズ/2が光軸上に順次収納
され、電「ビーム発生器//、集光レンズ系/、7、紋
り/3、集)Y′、レンズ系/4/は電涼/りとfit
、気的に接続し、電力を供給すると共にそれぞれの動作
を・制御する。イオンビーム発生装煮の偏向電極とと霜
、+ビーム発生装置の偏向コイル/3はパターン描画制
御回路、:20に接続され、回路、2oJ、Dの指令信
月′によりそれぞれのビーノ・の試料基板、2/の照射
位置が制御される。
収束イオンビーム発生装置グと電子ビーム発生装置/θ
の光軸の交差する点には試料基板、2/を重しする試料
台−一が設けられ、この試料台2.2は支持部拐/乙に
より支持され、支持部拐、2にの他端に接続したパルス
モータコ乙により任意の位的に移動、支持するように構
成され、このパルスモータムの動作はパターン描画制御
回路、20の指令信号により制御される1、 上述の如き構成に訃いて、試料台、2.lに先ず試料基
板コ/を載せ、加工室/内を真空とした後に、型温”
+ /りよりイオンビーム発生装置グ及び電子ビーノ・
発生数的′10へ市、力を供給すると、イオンビーム発
牛部jよりイオンビーノ、が放射され、放射された・イ
オンビームが複数の混合イオンビー1、である場合は賀
桁分離器乙で所定のイオンビ・−ノ・のみを選択的に分
離し、レンズ糸7で加速さl;、−リーブミクロンのオ
ークで収束さhて試料基板、7/十を照射し、イオンを
注入する。
の光軸の交差する点には試料基板、2/を重しする試料
台−一が設けられ、この試料台2.2は支持部拐/乙に
より支持され、支持部拐、2にの他端に接続したパルス
モータコ乙により任意の位的に移動、支持するように構
成され、このパルスモータムの動作はパターン描画制御
回路、20の指令信号により制御される1、 上述の如き構成に訃いて、試料台、2.lに先ず試料基
板コ/を載せ、加工室/内を真空とした後に、型温”
+ /りよりイオンビーム発生装置グ及び電子ビーノ・
発生数的′10へ市、力を供給すると、イオンビーム発
牛部jよりイオンビーノ、が放射され、放射された・イ
オンビームが複数の混合イオンビー1、である場合は賀
桁分離器乙で所定のイオンビ・−ノ・のみを選択的に分
離し、レンズ糸7で加速さl;、−リーブミクロンのオ
ークで収束さhて試料基板、7/十を照射し、イオンを
注入する。
−力、?l’i−子ビーム発生装置発生装いても111
、力が供給されているため、電子ビーム発生部//より
’IT、子ビーノ・が発射され、集)v7レンズ系/、
2、絞り/3、集光レンズ系/II、偏向コイル/j及
び対物レンズ/2を通り所定の珂−タに収束された11
L子ビーム、!4tけ試料基板、、2/上を照射する。
、力が供給されているため、電子ビーム発生部//より
’IT、子ビーノ・が発射され、集)v7レンズ系/、
2、絞り/3、集光レンズ系/II、偏向コイル/j及
び対物レンズ/2を通り所定の珂−タに収束された11
L子ビーム、!4tけ試料基板、、2/上を照射する。
このとき、パターンビーム描画制御回路−〇よりに一イ
オンビーム発生装置の偏向電極6゛及び箱;子ビーム発
生装機の偏向コイル1rKIJI、ては、収束されたイ
オンビーム、23及び電子ビーム、2t/−が同時に同
一場所を照射するような指令信号を′送り、イオンビ−
ム、23 テア 7. りを使用し7ないでパターンの
拮1画を直接試料基板上行うと同時にイオンビーム照射
点を電子ビーム、24/が同時に照射する(第2図)。
オンビーム発生装置の偏向電極6゛及び箱;子ビーム発
生装機の偏向コイル1rKIJI、ては、収束されたイ
オンビーム、23及び電子ビーム、2t/−が同時に同
一場所を照射するような指令信号を′送り、イオンビ−
ム、23 テア 7. りを使用し7ないでパターンの
拮1画を直接試料基板上行うと同時にイオンビーム照射
点を電子ビーム、24/が同時に照射する(第2図)。
イオンビーム、7グは[ジ1示の如く、試料基板、2/
内にイオンを注入するのであるから、試料基板面に対し
て垂直に照射するようイオンビーム発生装置は設定され
てい冬。一方、電子ビーノ、 、21/−1:J、イオ
ンビーノ・、23に対して、角度θだけ持って試ネ・1
基板のイオンビーム照射点を照射することになる。しか
し、上記の角度が45度程度以内であれば試料基板上の
イオンビーム照射点を少くとも包含するように市、子ビ
ーノ・の径の大きさt IAI節し7て照射することに
より、’ti、子ビーノビー照射スボツl−表面より試
料内部−7に向って加だ(アニール処理さり、るため、
イオンビーム注入により生じた結晶欠陥の修復は発生と
同時に効果的に行われることになる。壕だ試料基板が絶
縁体或は半絶8′、体の+、4合、高電流、缶用のイオ
ンビーム・を注入すると、電荷が試料表面に滞留し、注
入エネルギーを低下させたり、絶、縁を破壊したりする
ことがあるが、同じ滞留霜1荷を持つ電イビーノ、庖上
述の如くイオンビーム照射点へ照射することにより、イ
刊ン電荷が中オ[lされ、イオンビームの注入が円滑に
行えることになる。この・f刊ン知、 i:iの中11
1の場合は試料表面で起る現象であるため、少くともイ
オンビーム・の試料照射点を伸含二するように1+7了
ビーノ・の照射径を計、(整ずilは良く、照射角度に
ついては特に考バIを払う必要に1々い。
内にイオンを注入するのであるから、試料基板面に対し
て垂直に照射するようイオンビーム発生装置は設定され
てい冬。一方、電子ビーノ、 、21/−1:J、イオ
ンビーノ・、23に対して、角度θだけ持って試ネ・1
基板のイオンビーム照射点を照射することになる。しか
し、上記の角度が45度程度以内であれば試料基板上の
イオンビーム照射点を少くとも包含するように市、子ビ
ーノ・の径の大きさt IAI節し7て照射することに
より、’ti、子ビーノビー照射スボツl−表面より試
料内部−7に向って加だ(アニール処理さり、るため、
イオンビーム注入により生じた結晶欠陥の修復は発生と
同時に効果的に行われることになる。壕だ試料基板が絶
縁体或は半絶8′、体の+、4合、高電流、缶用のイオ
ンビーム・を注入すると、電荷が試料表面に滞留し、注
入エネルギーを低下させたり、絶、縁を破壊したりする
ことがあるが、同じ滞留霜1荷を持つ電イビーノ、庖上
述の如くイオンビーム照射点へ照射することにより、イ
刊ン電荷が中オ[lされ、イオンビームの注入が円滑に
行えることになる。この・f刊ン知、 i:iの中11
1の場合は試料表面で起る現象であるため、少くともイ
オンビーム・の試料照射点を伸含二するように1+7了
ビーノ・の照射径を計、(整ずilは良く、照射角度に
ついては特に考バIを払う必要に1々い。
上述の如く、イオンビーフ1.23ト電子ビームj(?
を所定のエネルギにH周整して訂、料基板の同一点に同
時に照射することによりf:i”+留重荷を中和し、イ
オン注入を円滑に行うこ占ができるので、第5図の如く
マスクレスイオン注入人により半超・、縁性結晶成長層
を基イ11と17てシト、オ。+(回路を形成するよう
な場合、本発明による装置e1イ)効である。
を所定のエネルギにH周整して訂、料基板の同一点に同
時に照射することによりf:i”+留重荷を中和し、イ
オン注入を円滑に行うこ占ができるので、第5図の如く
マスクレスイオン注入人により半超・、縁性結晶成長層
を基イ11と17てシト、オ。+(回路を形成するよう
な場合、本発明による装置e1イ)効である。
更に、2+’!、 41ン1に示すように、4簸、?を
体結晶h5長層、2J’の上にイオン注入、加Vのため
のイ」ンビームとアニール処J’l!のための′「(も
子ビームを同時に同一点に照射し、子牛導体結晶成長層
に刀・粕“回路、27を形成し1、この結晶成長層上に
S?Ot智の如き絶縁膜30を”IQ pmの厚さで形
成1−、た後、絶縁膜30にイオンビー)・と柘rビー
ムを照射して絶縁膜中に五1.イへ配線網3/を形成す
る。通常、絶縁体に直接高濃度のイオン注入を行うこと
し、1−不pi]能であるが、本発明においてに注入さ
れるイ」ンビーノ・の?!11留電荷が中和きれている
ため、絶←゛、体へのイオンの71人は円ffi K
’![うことかでき、このような軸結膜中に微細シ1丁
を極配線紐(を形成することができる。このように配線
網を形カ・シた絶縁膜の土にし」エビタギシャル結晶成
長層1′を形成さ一1j−、この結晶成長層妻′に前述
と同様にしてイオンビームと電子ビームにより集積回路
、29を形成し、更に絶縁膜30′で被覆した後に上述
と同じ方法にて絶縁膜中に電極配線を行う。この上うに
集積回路な上下方向に積み重ねた三次元1′j4造のも
のが本発明の装置6′により容品に製造することができ
る、 上述のi告、明で明らかなように、本発明によるマスク
レスイオン注入袋[6は同一真空装置6内でイオン注入
と帯電荷中和及びアニール処理が同りに行えるため、工
程が簡素化されると同時に高品質の製品の製造が可能と
なる。!侍にイオンを絶経性或tよ半絶縁性基板に注入
する場合、電荷が表面に滞留し、注入エネルギーの低1
や絶縁の破壊等のトラブルが生じることが屡りあり、特
にマスクレスイオン注入の如き高市、流密度のイオンビ
ームを用いる場合←j、その傾向が犬きく々ることが予
想される。しかるに同じ滞留類、荷をもち、同じ大きさ
の電子ビームをイオンビーム、と同時に照射することに
よりイオン電荷が中111すil、マスクレスイオンビ
ーム注入が円fW ニ達成されることになり、三次元の
集積回路の形成も可能となる。。
体結晶h5長層、2J’の上にイオン注入、加Vのため
のイ」ンビームとアニール処J’l!のための′「(も
子ビームを同時に同一点に照射し、子牛導体結晶成長層
に刀・粕“回路、27を形成し1、この結晶成長層上に
S?Ot智の如き絶縁膜30を”IQ pmの厚さで形
成1−、た後、絶縁膜30にイオンビー)・と柘rビー
ムを照射して絶縁膜中に五1.イへ配線網3/を形成す
る。通常、絶縁体に直接高濃度のイオン注入を行うこと
し、1−不pi]能であるが、本発明においてに注入さ
れるイ」ンビーノ・の?!11留電荷が中和きれている
ため、絶←゛、体へのイオンの71人は円ffi K
’![うことかでき、このような軸結膜中に微細シ1丁
を極配線紐(を形成することができる。このように配線
網を形カ・シた絶縁膜の土にし」エビタギシャル結晶成
長層1′を形成さ一1j−、この結晶成長層妻′に前述
と同様にしてイオンビームと電子ビームにより集積回路
、29を形成し、更に絶縁膜30′で被覆した後に上述
と同じ方法にて絶縁膜中に電極配線を行う。この上うに
集積回路な上下方向に積み重ねた三次元1′j4造のも
のが本発明の装置6′により容品に製造することができ
る、 上述のi告、明で明らかなように、本発明によるマスク
レスイオン注入袋[6は同一真空装置6内でイオン注入
と帯電荷中和及びアニール処理が同りに行えるため、工
程が簡素化されると同時に高品質の製品の製造が可能と
なる。!侍にイオンを絶経性或tよ半絶縁性基板に注入
する場合、電荷が表面に滞留し、注入エネルギーの低1
や絶縁の破壊等のトラブルが生じることが屡りあり、特
にマスクレスイオン注入の如き高市、流密度のイオンビ
ームを用いる場合←j、その傾向が犬きく々ることが予
想される。しかるに同じ滞留類、荷をもち、同じ大きさ
の電子ビームをイオンビーム、と同時に照射することに
よりイオン電荷が中111すil、マスクレスイオンビ
ーム注入が円fW ニ達成されることになり、三次元の
集積回路の形成も可能となる。。
第1図は本発明によるマスクレスイオン注入装置の一実
施例を示す桐、略構成図、第2図は収束イオンビームと
11j、子ビームが試料へ照射された場合の説明図、第
5図は本発明による装fh“により半絶縁体層に集積回
路を形成した断面図、第4図は本発明による装置i’i
により集積回路を三次元的に構成させた断面図。 図中、il」試料加工室、lは収束イオンビーム発生装
置、10け電子ビーノ、発生装置、−/は試料基板、2
3は収束イオンビーム1.2νは電子ビーム1.2gは
半導体結晶成長層、30は絶縁膜、3/は絶縁膜中の霜
、極配線を示t 、。 特約出願人 工 業 技 術 院 長為1
10 2 )18 :”j’53. t′yJ 929
施例を示す桐、略構成図、第2図は収束イオンビームと
11j、子ビームが試料へ照射された場合の説明図、第
5図は本発明による装fh“により半絶縁体層に集積回
路を形成した断面図、第4図は本発明による装置i’i
により集積回路を三次元的に構成させた断面図。 図中、il」試料加工室、lは収束イオンビーム発生装
置、10け電子ビーノ、発生装置、−/は試料基板、2
3は収束イオンビーム1.2νは電子ビーム1.2gは
半導体結晶成長層、30は絶縁膜、3/は絶縁膜中の霜
、極配線を示t 、。 特約出願人 工 業 技 術 院 長為1
10 2 )18 :”j’53. t′yJ 929
Claims (1)
- R,空装置を備えた試料加工室内に電界放出型イオン源
を用いたマスクレスイオン注入装置と電子ビーム発生装
置をイオンビームの照射位置と1id(イビームの照射
位置とが一致するように配置シフ、両ビームの照射位置
に試料基板を配置し、画ビーノ、を試料基板の同一点に
同時に照射してイオンビームによるパターン描画と電子
ビームによる帯1(1荷の中和とアニール処理を同時に
行うことを特徴とするマスクレスイオン注入装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15266282A JPS5943520A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | マスクレスイオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15266282A JPS5943520A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | マスクレスイオン注入装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5943520A true JPS5943520A (ja) | 1984-03-10 |
Family
ID=15545338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15266282A Pending JPS5943520A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | マスクレスイオン注入装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5943520A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61224418A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-06 | Jeol Ltd | イオンビ−ム描画装置 |
JPS61248346A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-05 | マイクリオン・コーポレイション | 集束イオンビーム処理装置 |
JPH0337948A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-19 | Nec Corp | 集束イオンビーム装置 |
KR970023698A (ko) * | 1995-10-24 | 1997-05-30 | 김주용 | 수직형 이온 주입기 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1982
- 1982-09-03 JP JP15266282A patent/JPS5943520A/ja active Pending
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