JPS61107725A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン注入法（；より横方向の広がりの少ない
イオン注入層を形成する方法（；係り、特にチャネリン
グ注入により所望の注入量を横方向の広がりが少なく注
入する方法Ｃ二関する。

〔従来の技術〕

従来、イオン注入法Ｃ：より注入層を形成する場合、特
定の結晶面Ｃ；平平行ユニイオン注入るか（テヤネリ゛
ング注入）、または意識的に結晶面Ｃ二平行になること
を避けてイオン注入？行なう（ランダム注入）のが一般
的である。前者のチャネリング注入では結晶原子Ｃ二よ
る注入イオンの散乱が少な−ため深くまでイオンが進入
丁尿特徴がある。しかし、イオン注入Ｃ二より結晶が破
壊されある程度より注入量が多くなると、だんだんと散
乱が多くなるため、深くまで注入できなぐなるとｉう欠
点が、ある。一方、後者のランダム注入では、深くまで
注入できないが、注入量の制限はない。

第３図ＡＣ二ランダム注入の例を示しており、図はナプ
ミクロンゲートのセルファラインＦＥＴの製造工程にお
ける素子断面を示すものであり、ゲート長が１μｍ以下
Ｃ；なるとゲート５２をマスクとして結晶１Ｃ二硅層５
４　、５５　ｔ−形成する際、注入イオンの横方向の広
がりＳｏが注入深さｄと同程度あるため、ゲート３２下
Ｃ：３＋層５４　、５５がもぐり込み、ゲート容量を増
加させ、特性を劣化させる。

そして、この横方向散乱（；よるまわり込みのためゲー
ト長が小さくなると１層３４．５５（ソース。

ドレイン）間がショートしてしまう。第６図Ｂは本発明
（；よる改善を示すもので後述して―る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記従来のイオン注入法−二おける問題点を
解決するもので、ｔヤネリング注入の散乱少なくイオン
を注入できる特性を保ちつつ、より高濃度）；イオン注
入を行なうものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明Ｃ：お−では、耐熱性材料のマスクを半導体結晶
の表面ｆ二形成し、該半導体結晶の結晶面Ｃ二平行Ｃ二
所望のイオンを注入する選択的イオン注入′　　　　　
　　方法を二おいて、イオン注入Ｃ二よる半導体結晶の
破壊が十分小さくｔヤネリング注入の特性な保つ範囲の
注入量で注入を一旦停止し、次＋二結晶性回復の熱部３
Ｉを行ない、再びイオン注入を行なうことを繰返すもの
である。

〔作用〕

ｔヤネリング注入が進行し、注入量（ドーズ量）がある
程度より多くなってくると、半導体の結晶性が破壊され
、ランダム注入（：移行してしまう。

その結果注入イオンの散乱が生じ、深くまで注入できな
くなってくる。ところが、本発明Ｃ二おいては上述のよ
うｔ二、半導体結晶の破壊が十分小さくｔヤネリング注
入が行なえる範囲の注入量で注入を一且停止し、次に結
晶性回復の熱処理？行なうから、結晶性が回復し、再び
イオン注入を行なうとき散乱の少ないテヤネリ／グ注入
を行なうことができる。そして、本発明によれば、散乱
の少ないｔヤネリング注入の特性？保ちつつ、結晶性の
回復を行なうことを繰返丁ので、所望の注入量？横方商
工がり少なく得ることができる。　　　　　　　　　　
、。

〔実施例〕

本発明の適用例として、ナプミクロンゲートのセルファ
ラインＦＥＴを製造する方法を示す。

第１図にお−で、注入マスク２を耐熱性材料例ゝえばＷ
、　ＷＳｉ　、　ｐｏｌｙｓｉ等で形成し、結晶面を調
整しくｆヤネリングが生ずるよう２；）、例えばＳｉ結
晶１に対してＡＪＦイオン５　ｋ　２００　ＫｍＶでソ
ース及びドレインとなる領！ｊ４４，５ｃ１ｘ１ｏ″ｃ
ｍ−２注入する（図Ａ）。次ｌ二、これをハロゲンラン
プ６゜またはＹＡＧレーデ等で結晶表面を８００℃１０
秒または１０００℃１秒程加熱した後（図Ｂ）再びｉ　
ｘ　１Ｑ”Ｃｌ１ｓ−”のイオン注入を行なう（１１Ｃ
）。以下、これを繰返し所望の濃度シ；する。

以上は、５ｉ結晶の場合であるが、ＧａＡｚζ二Ｓｉて
はＳ＆イオンな同様【二注入丁れば良い。

零冥施例によれば、従来注入深さｄと、横方同店がりＳ
ｏが同程度あったものが、第３図ＢのようＣ二、　Ｓ；
ｇ１／ｓｓｏ程［＋＝減少させることができる。

次に、本発明を実施するＣ二適したイオン注入装置ｔｙ
ｋ示す。第２図におりて、２０が真空槽であり１０−’
　ｔｏｒｒ程度の真空になっており、内部に多角柱型の
回転ホルダ２１が設けられ、そ、の多角柱の表面（ニク
エハ結晶１（ｆヤネリング方向Ｃ二配向させる）が固定
されて−る。該クエハ結晶１の９．面Ｃ；は上述の耐熱
性マスクがそれぞれ形成されて−る。回転ホルダ２１の
回転位置のＩＩがイオン注入部であり、適当なイオン源
より不純物イオン５が照射され、その反対位置ｄは第１
図Ｂの工程を実施するア、エール部であって、ハロゲン
ランプ６または６′、もしくはその両者（；よって結晶
１を加熱する。

以上の装置の動作は、先ず回転ホルダ２１の各面Ｃ二結
晶１ｔセットし、真空槽２０　’に：　１０−’ｐｕｒ
ｒ位Ｃ二引き、イオン注入部ＩＩの結晶１１＝不純物イ
オン５を注入する。注入量の計測手ｌＲ２２Ｃより注入
量が例えばｌＸ１０１′−ニなったらイオン注入を止め
、回転ホルダ２１　ｔ’回転し、次の結晶１ｔイオン注
入位置ＩＩ（；置く。また注入量が１×Ｉ　Ｑ”　ａｍ
−２になったらイオン注入を止めて回転ホルダを回転さ
丁。そして、ＩＩとメ対側のアニール部ＡＮに来た結晶
１はハロゲンランプ６．６′で加熱され、結晶性の破壊
が完全に回復し、上述のようＣ：回転ホルダ２１が間け
つ的（；動い℃、再びＩＩＩ；到るまで１：十分冷却さ
れ、次のサイクルのイオン注入が行なわれる。

２回目のサイクルで注入量は２Ｘ１０“ｃｍ−”となり
、Ｎ回目のサイクルではＮ×１０″ｃｒｘ−２の注入量
が得られる。回転ホルダの回転数は、目的の注入量で決
定する。

ｔヤネリング注入は結晶が高温（；なるとうまくい′か
なくなるので、１１部での結晶１の温度は常温からせい
ぜい１００〜１５０℃まででなければいけない。この点
Ｃ二関して、ＡＮ部から１１部（：再び結晶がもどるま
でＣ二冷却されるようにできるので有利である。

一方ＩＩ部での注入時間は数秒〜１分位とする。

あまり短時間だとイオンビーム全スキャンする方式では
注入領域の均一性がとれない。

〔発明の効果〕

本発明Ｃ二よれば、耐熱性のイオン注入マスクを用い、
ｔヤネリング注入、短時間アニールを繰返、　　　　　
　丁ことＣ二より、上述のようＣ二横方同店がりの小さ
なイオン注入層を形成することが可能となる。本発明は
、特１；ナプミクロンゲートを使ったＦＥＴ等や、横方
向の広がりが問題となる素子一般Ｃ二適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｃは本発明の実施例の方法を示す工程図、 第２図は本発明の製造装置を示す図、 第３図Ａ、Ｅはそれぞれ従来のランダム注入と本発明Ｃ
二おけるｔヤネリング注入を示す素子断面図。 １・・・（クエーハ）結晶 ２・・・（注入）マスク ５・・・不純物イオン ４・・・ソース ５・・・ドレイン ６・・・ハロゲンランプ ２０・・・真空槽 ２１・・・回転ホルダ ３２・・・ゲート ３４．３５・・・を層（ソース、ドレイン）第　　１　
図 ＩＩＩ２　　図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性材料のマスクを半導体結晶の表面に形成し
   、該半導体結晶の結晶面に平行に所望のイオンを注入す
   る方法を含む半導体装置の製造方法において、イオン注
   入による半導体結晶の破壊が小さく、チヤネリング注入
   の特性を保つ範囲の注入量で一旦注入を停止し、次に結
   晶回復の熱処理を行ない、その後再びイオン注入を行な
   うことを繰返すことを特徴とする半導体装置の製造方法
   。
2. （２）真空槽内に複数のウェハ装着面をもつ回転ホルダ
   を設け、該真空槽内の該回転ホルダの回動位置の一部に
   イオン注入部を設けると共に、他の回動位置に欠陥回復
   のための熱処理部を設けることを特徴とする半導体装置
   の製造装置。