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

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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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JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion beam
electron beam
irradiated
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP15266282A
Other languages
English (en)
Inventor
Eizo Miyauchi
宮内 栄三
Tsuneo Furuya
古谷 恒男
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP15266282A priority Critical patent/JPS5943520A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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)。
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。
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。
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。。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP15266282A 1982-09-03 1982-09-03 マスクレスイオン注入装置 Pending JPS5943520A (ja)

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