JPS60731A - イオン打込み方法 - Google Patents

イオン打込み方法

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Publication number
JPS60731A
JPS60731A JP10767983A JP10767983A JPS60731A JP S60731 A JPS60731 A JP S60731A JP 10767983 A JP10767983 A JP 10767983A JP 10767983 A JP10767983 A JP 10767983A JP S60731 A JPS60731 A JP S60731A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion implantation
implanted
ions
mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10767983A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Ishitani
亨 石谷
Shigeru Nishimatsu
西松 茂
Hifumi Tamura
田村 一二三
Osami Okada
岡田 修身
Mikio Mori
幹雄 森
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10767983A priority Critical patent/JPS60731A/ja
Publication of JPS60731A publication Critical patent/JPS60731A/ja
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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はイオン打込み方法に関し、詳しくは、イオンマ
イクロビームによって基板に直接イオン打込みを行なう
に際し、ビームの走査速度を変えることによシ打込みイ
オンの濃度分布を制御するイオン打込み方法に関するも
のである。
〔発明の背景〕
従来のイオン打込み方法の概略を第1図によって説明す
る。
従来、半導体装置などのイオン打込みに用いられたイオ
ンビーム1は、その径が数mもあり、そのままでは所望
部分のみに選択的にイオン打込みできないので、打込み
領域の設定は、イオンを打込むべき基板2の上にマスク
3を設けることにより行なわれていた。半導体装置の製
造において、打込み領域10の最小幅は、はぼ、数μm
であるが、このような小さな場所内で、打込みイオンの
濃度分布を変化させることは極めて困嬌である。
従来のイオン濃度分布を変える方法を第2図および第3
図に示す。
第2図(a)、 (b)は、2回打込みにより、イオン
濃度を2種類に変えたもので、まずマスク3を用いる第
1回のイオン打込みによって第1のイオン打込領域10
を形成した後、異なるマスク3′を用いる第2のイオン
打込みにより、第2のイオン打込み領域11を形成する
。第3図は厚さが部分的に異なるマスク3“を用いるこ
とにより、打込みイオンのマスク透過率を変え、打込み
領域10゜11の濃度分布を変える方法である。上記第
2図に示した方法では、基板上のマスク形成とイオン打
込みの工程をそれぞれ2回ずつ行なう必要でちゃ、第3
図に示した方法では、イオン打込みの工程は一回でよい
が、マスクの厚さを変えるための煩雑なマスク製作工程
が必要になる。
この方法ではマスクを通過してくるイオンのエネルギー
がマスクの厚さの関数となるため、マスクの厚さによっ
て、単にイオン濃度分布が変わるばかシでなく、打込み
領域10.11の深さ分布も同時に変わってしまう。
いずれの方法でも、打込みイオン濃度を多種類悪くなる
ので、半導体装置の良品歩留りは、マスク枚数とともに
指数関数的に低下するという欠点があった。また、マス
ク加工や位置合せの精度から、打込みイオンの濃度分布
の制御の位置精度は、約0.5μmK制限されていた。
□〔発明の目的〕 本発明の目的は、従来のイオン打込み方法の有する上記
問題を解決し、所望濃度分布を有するイオン打込み領域
をマスクを用いることなしに、極めて高い精度で形成す
ることのできるイオン打込み方法を提供することにある
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明は、直径はぼ1μm以
下のマイクロイオンビームを用いて、走査速度を変えな
がら、マスクを用いることなしに、基板の所望領域にイ
オン打込みすることにより、上記所望領域に、所望濃度
分布を有するイオン打込み領域を形成するものである。
〔発明の実施例〕
以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
本実施例において使用したイオンマイクロビーム装置の
基本構成を第4図に模式的に示す。高輝度イオン源4と
しては、溶融金属から強電界でイオンを生成する液体金
属イオン源を使用することができ、本実施例では、ボロ
ン(B)イオン打込みを目的としているので、イオン化
物質としてNiB系合金を用いた。ビーム制御系5は、
イオン源4からの引出しビームを集束、偏向するだけで
なく、打込みビームの純化を行なうだめに、B”ビーム
のみを選択的に取出すことのできる質量分離機能を持っ
ている。イオンマイクロビーム6の基板2上での走査領
域は、200X200μm2であp、試料微動制御系7
により、200μmずつステップ状に移動させていくこ
とによシ、基板2上の任意の場所に打込みが可能である
。B+ビームの加速エネルギーは、30KeV、ビーム
径dはQ、2μm、電流密度Jは、約0.I A/l−
とした。
つぎに、本発明によってSi基板にB0イオンを打込み
、打込み濃度が部分的に異なる打込み領域を形成した実
施例を第5図を用いて説明する。
イオン打込み領域のXおよびy軸方向の寸法はそれぞれ
2μmおよび50μmとした。第5図(a)の場合の濃
度分布は、第5図(C)に示したように、X軸方向のみ
につけられ、y軸方向は同一である。
同様に第5図(b)の場合は、y軸方向に濃度分布がつ
けられ、X軸方向は均一である。第5図において、この
ような濃度分布をつけるだめのビーム走査方法として、
本実施例では2種類の走査方法を採用した。両者をそれ
ぞれ第5図(a)および(b)を用いて説明する。ビー
ム6のX軸およびy軸方向の丈 走査速度をそれぞれV、、V、とすると、第4図り (a)の場合は、V工=可変、Vア;一定とし、第4図
(b)の場合は、V工=一定、Vア=可変として走査し
たものである。ビームの断面形状をd〔μm〕角、角状
ビーム断面での電流密度を一様であると近似すると、ビ
ームの走査速度V C= (V x”+Vy2)l/2
]cm/ 圓と打込みイオン濃度D 1ons/iとの
間には、下記式(1)で表わされる関係が成立すること
が見出された。
D=6.25x10”JCA/cni’〕・dctfn
:/V〔crv’8eC〕・(1)従って、イオンビー
ムの走査速度を所望の速度で変えて走査を行なうことに
ょシ、所望の濃度分布を有するイオン打込み領域を形成
することが可能である。
本実施例ではJ =0. I A/crl 、 d =
0.2 pmとしたので、例えばV=27〜智 とすれ
ば、D=5X10’ 3ionS/CnP となった。
この結果はビームの描画方法が一筆書きの場合に対応し
ている。同様な結果は、重ね書き、例えば、2回の重ね
書きではVを2倍の54〜儀にすることにより得られた
。第5図(a)、 (b)のいずれの場合でも、Vy/
Vx−50〜500の範囲で走査を行なった。
本発明において、打込みに使用されるイオンビームの直
径は種々の値に設定することが可能であるが、特にほぼ
1μm程度以下にすることによって、極めて微小な領域
内に濃度分布を形成することが可能であシ、従来のイオ
ン打込み方法では形成が不可能であった全く新しい構造
の半導体装置の形成が可能になった。
イオン打込みされる領域がやや大きかったり、あるいは
打込み領域の形成速度を大にするときは、ビームの直径
を上記値より若干大きくすればよいことはいうまでもな
い。
本発明において用いられる打込みイオン種としては、ボ
ロンの他、液体金属イオン源から安定に得られる、たと
えばガリウム、シリコン、ゲルマニュームなどを利用で
きる。また、本発明において得られる打込み濃度の範囲
はを1ぼ1012〜1o17ions/i である。打
込みイオンの深さはイオンエネルギーによってコントロ
ールすることができ、例えば30KeVでB0イオンを
Si基板へ打込んだときの深さは、約200nm、10
0KeV打込んだときは約400nmであった。本実施
例で用いた装置では、打込み領域の基本パターン形状は
矩形で最大200X200μm2である。L形打込など
他の形状のパターンについては、2つ以上の長方形打込
みを組み合わせることにより容易に行なうことが可能で
ある。
なお、上記実施例は、一つの領域内に異なる濃度分布を
持ったイオン打込み領域を形成する場合を示した。しか
し、複数の領域に、濃度が互いに異なるイオン打込み領
域を本発明によって形成できることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
上記説明から明らかなように、本発明によれば、直径は
ぼ1μm以下のイオンビームによって、基板に直接、マ
スク外しでイオン打込みし、そのビーム走査速度を変え
ることにより極めて微小表領域内における打込みイオン
の所望の濃度分布を得゛ることかできる。深さ方向の濃
度分布は、従来のイオン打込み方法と同様に、イオンエ
ネルギーによって制御できるので、本発明によシ、3次
元的に濃度分布を制御することが可能になった。また、
ビーム径をほぼ1μm以下まで絞っているので、サブル
ミクロン・オーダで、横方′向の濃度分布を制御ができ
る。これらは、各種半導体装置の性能を著るしく向上さ
せるだけでなく、イオン打込みの際にマスクを使用しな
りため製造工程の簡略化およびコスト低減の点からも非
常に有効である。
匣宜上、上記説明は、シリコン基板にイオンを打込む場
合について行なったが、本発明がシリコン基板への打込
みに限定されるものでないことは、いうまでもないこと
であり、シリコン基板以外のものに対しても、容易にイ
オン打込みし、異なる濃度分布を持った打込み領域を形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は、従来のイオン打込み方法を説明す
るための図、第4図は本発明において使用されるマイク
ロイオンビーム装置を説明するための模式図、第5図は
本発明の一実施例を説明するための図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオン打込み領域を形成すべきものの所望部分を、
    イオンビームによって速度を変えて走査することにより
    、上記所望部分に、異なるイオン濃度を有するイオン打
    込み領域を形成することを特徴とするイオン打込み方法
    。 2、上記走査によって異なるイオン濃度分布を持ったイ
    オン打込み領域が形成される特許請求の数のイオン打込
    み領域が形成される特許請求の範囲第1項記載のイオン
    打込み方法。 4、上記イオンビームの直径がほぼ1μm以下である特
    許請求の範囲第1項乃至第3項記載のイオン打込み方法
JP10767983A 1983-06-17 1983-06-17 イオン打込み方法 Pending JPS60731A (ja)

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JPS60731A true JPS60731A (ja) 1985-01-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256579A (en) * 1989-04-03 1993-10-26 Massachusetts Institute Of Technology Tunable-frequency Gunn diodes fabrication with focused ion beams

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5256579A (en) * 1989-04-03 1993-10-26 Massachusetts Institute Of Technology Tunable-frequency Gunn diodes fabrication with focused ion beams

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