JPS61176045A

JPS61176045A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPS61176045A
Application number: JP1614885A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobayashi; 博小林
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-08-07

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】〔発明の技術分野〕本発明は、イオン注入装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、イオン注入装置は、選択分離したイオンを加速し
、次いで偏向した後走査系を経て被処理体である半導体
基板の表面に注入するようになっている。走査系を経た
イオンは、７アラデイーカ、グを経て半導体基板に注入
される。

このとき半導体基板は、注入イオンの入射方向に対して
一般に数度傾向けた状態で設置されている。このように
半導体基板を傾けた状態で設置するのはよく知られた様
にチャネリング現象を防止するためである。

しかしながら、このような従来のイオン注入装置は次の
ような問題を有する。例えばＩＭｂｌｔＤｙｎａｍｉｃ
　ＲＡＭを構成する半導体装置を製造する場合には次の
ような工程を経ることになる。先ず、第４図（６）に示
す如く、例えばＰ型の半導体基板１の所定領域に素子分
離を行うアイソレーション層２を形成する。次いで、素
子領域３上に厚さ約２００Ｘのダート酸化膜４を選択的
に形成する。次いで、ダート酸化膜４及びアイソレーシ
ョン層２上にレジスト膜５を形成する。

このレジスト膜５に周知の写真蝕刻処理を施し、トレン
チキャパシタを構成する領域以外の部分にレノスト膜５
が残存するようにパターニングする。次に、残存したレ
ジスト膜５をマスクにＲＩＥ　（Ｒ＠ａｃｔｉｖｅ　Ｉ
ｏｎ　Ｅｔｅｈｌｎｇ　）を施してトレンチキャ・母シ
タを構成するための溝６を開口する。

次に、レジスト膜５を除去した後、同図（Ｂ）に示す如
く、溝６の内壁面にＰＳＧ膜（図示せず、ｐｈｏｓｐｈ
ｏｒｏｕｓ　５ｉｌｌｅａｔ＠ｇｌａａｍ＋　Ｐ濃度１
０　　　ｃｍ）を形成し、熱処理を施して＃１６の内壁
面に沿う半導体基板１内にＮ一層７を形成する。次に、
溝６の内壁面及び素子領域３の露出表面に酸化膜８ｔ−
形成する。次いで、アイソレーション層２上及び溝６の
内壁面上に酸化Ｈｘ８を介して厚さ約３０００　Ｘの多
結晶シリコン膜９からなる配線及び電極を形成する。

このようにＮ一層７の形成をＰＳＧを用いて行うのは、
従来のイオン注入装置では溝６の内壁面に沿ってＮ″″
″層７成しようとすると次のような問題が発生するから
である。

すなわち、半導体基板１は、イオン注入の際にチャネル
領域が形成されるのを防止するために、第５図に示す如
くイオン１ｏの照射方向と垂直な面に対して約７度傾斜
した状態に設置される。このため、半導体基板１の表面
領域には、イオン１０が注入される領域１１と注入され
ない領域１２とができる。しかも、注入される領域１１
だけを見ても溝６の底部と側面部とではイオン１０の注
入深さが異なシ注入イオン濃度が異なる。その結果、所
定の仕様を満した）ヤ・臂シタを形成できない問題があ
る。

また、第６図に系す如く、ＮＭＯ８ＦＥＴの新組ＬＤＤ
　（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ　）　４９造
を作る場合にも従来のイオン注入装置では上述と同様の
問題が発生する。すなわち、半導体基板１に素子領域３
を突出し、素子領域３上にｆｆ−）酸化膜４を介して積
層したダート電極１５をマスクにして所望イオン１６の
注入が行われる。このとき、突出した素子領域３の側壁
部では注入イオンの入射角度が実効的に小さくなシ、低
濃度のソース或はドレイイの領域が形成される。一方、
半導体基板１の主面の平坦な領域には、高濃度のソース
或はドレインの領域１１が形成される。

しかしながら、との場合にも半導体基板１を約７度傾斜
した状態でイオン注入を行うため、素子領域３の側壁部
では、イオン１６の注入される領域１８と注入されない
領域１９ができる問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、被処理体である基板に形成された凹溝や凸部
の立ち上がった側壁面に所定のイオンを均−Ｋかつ容易
に注入することができるイオン注入装置を提供するもの
である。

〔発明の概要〕

本発明は、荷電粒子の走行壁間の全部に対して作用する
荷電粒子偏向手段を設けたことにょシ、被処理体である
基板に形成された凹溝や凸部の立ち上がった側壁面に所
定のイオンを均一にかつ容易に注入することができるイ
オン注入装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図
である。図中３０は、イオン源である。イオン源３ｏに
は高圧電源３１が接続されている。イオン源３ｏには、
イオン加速部３２を介してイオンビーム分離部３３が設
けられている。イオンビーム分離部３３にＦｉ、荷電粒
子走行空間３４を介して注入室３５が設けられている。

注入室３５内〈は、被処理体である半導体基板３６が設
置されるようになっている。荷電粒子走行空間３４内に
は、荷電粒子走査手段３７が設けられている。さらに本
発明であるところの荷電粒子偏向手段３９が半導体基板
３６の前に設けられこの荷電粒子偏向手段３９は、荷電
粒子（イオン）３８の走行方向と直交する磁界４０を付
与する電磁石で構成されている。つまシ、荷電粒子偏向
手段３９により第２図に拡大して示すように、被処理体
である半導体基板３６の表面に対して図面上例えば右側
から７度傾斜した状態で荷電粒子３８ａを照射したシ、
或は逆に左側から７度傾斜した状態で荷電粒子３８ｂを
照射できるようになっている。

このように構成されたイオン注入装置によれば、例えば
ＬＤＤ構造の素子を製造する場合には次のように荷電粒
子（イオン）３８の注入が行われる。第２図に示すよう
な素子領域４１となる突出部を有すると共に１素子領域
４１上にダート酸化膜４２を介してダート電極４：！全
積層した半導体基板３６を用意する。次いで、この半導
体基板３６を注入室３５内に水平状態にして設置する。

次に、高圧電源３１によりイオン源３０から発射した荷
電粒子３８を一イオン加速部３２、イオンビーム分離部
３３ｔ−経て荷電粒子走行空間３４内に導く。荷電粒子
走行空間３４内には、イオンビーム分離部３３を経てい
るので所定の荷電粒子３８だけが導かれる。

この後一端通常の荷電粒子走査手段３７でスキャンニン
グしてから、第２図に示す如く、この荷電粒子３８１Ｌ
を例えば図面上右側に約７度傾斜するように荷電粒子偏
向手段３９の磁界４０によって偏向させ、傾斜した状態
で半導体基板３６に注入する。このときダート電極４３
が荷電粒子３８ａの注入の際のマスクとなる。

荷電粒子３８＆は傾斜し九状態で注入されるので、半導
体基板３６の表面領域に高濃度領域４４が形成され、素
子領域４１の右側面部に低濃度領域４５が形成される。

素子領域４ノの左側面部は、荷電粒子３８ａの注入され
ない領域４６となる。このため、次に荷電粒子偏向手段
３９によって荷電粒子３８ｂを今度は逆に図面上左側に
約７度傾斜するように磁界４ｏにょシ偏向する。その結
果、素子領域４ノの左側面部に今度は荷電粒子３１ｂが
注入され、右側面部の低濃度領域４５は荷電粒子３８ｂ
が注入されない領域となる。その結果、素子領域４１の
両側部に低濃度領域４５を形成し、かつ、半導体基板３
６の表面側に高濃度領域４４を形成した所、（ｌ　ＬＤ
Ｄ構造の素子部を形成することができる。

因みに、荷電粒子３８をＡ３　　としその際の加速電圧
を４０　ｋＶにすると共にドーズ量を５Ｘ１０　ｃＷｌ
とすると、素子領域４１の両側部ではドーズ量として約
３Ｘ１０　　ｃｍ　　程度の低濃度領域４５を形成する
ことができるため、高密度のＬＤＤ　）ランジスタが形
成可能となる。

なお、荷電粒子偏向手段３９としては、第３図に示す如
く、荷電粒子３８の走行空間内に電界４７を発生させる
対をなす電極４８を所定の対向間隔で設けて、電極４８
間を通過する荷電粒子３８ｍ　、３８ｂを電界４７の強
さを変化させて所定の角度に偏向させるようにし九もの
としても良い。

また、実施例のイオン注入装置でトレンチキャパシタを
半導体基板３６に形成する場合にも、上述と同様に荷電
粒子偏向手段３９によって注入する荷電粒子３８を所定
角度分だけ偏向することによシ、容易に所望の仕様を満
したトレンチキャ・やシタを形成することができる。こ
の場合、トレンチキャ・ぐシタを構成するための溝の底
部と側壁部とでは、依然注入された荷電粒子３８の濃度
が相違することになる。しかし、側壁部側ではほぼ均一
の不純物濃度を得ることができると共に、素子は横方向
に配置されて縦方向には配置されないため、キヤ・ぐシ
タの仕様上には何ら問題とならない。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明に係るイオン注入装置によれ
ば、被処理体である基板に形成された凹溝や凸部の立ち
上がった側壁面に所定のイオンを均一にかつ容易に注入
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図、
第２図は、同実施例の要部の説明図、第３図は、電極か
らなる荷電粒子偏向手段の説明図、第４図（４）（Ｂ）
は、トレンチキャ・ぐシタを形成する際の工程を示す説
明図、第５図は、従来のイオン注入装置でイオン注入し
ている状態を示す説明図、第６図は、従来のイオン注入
装置を用いてＬＤＤ構造の素子を作る際のイオン注入の
仕方を示す説明図である。３０・・・イオン源、３１・・・高圧電源、３２・・・
イオン加速部、３３・・・イオンビーム分離部、３４・
・・荷電粒子走行空間、３５・・・注入室、３６・・・
半導体基板、３７・・・荷電粒子走査手段、３８・・・
荷電粒子、３９・・・荷電粒子偏向手段、４０・・・磁
界、４１・・・素子領域、４２・・・ｒ−）酸化膜、４
３・・・ｆｆ−）電極、４４・・・高濃度領域、４５・
・・低濃度領域、４］・・・荷電粒子の注入されない領
域。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電粒子を基板表面に打込む機構を具備するイオ
ン注入装置において、基板表面近傍の荷電粒子走行空間
の全幅に対して作用する荷電粒子偏向手段を設けたこと
を特徴とするイオン注入装置。
（２）荷電粒子偏向手段による荷電粒子を偏向させる方
向が、基板の表面に対して斜めに打込まれる該荷電粒子
の傾斜角と同じ角度で逆方向に傾斜した方向である特許
請求の範囲第１項記載のイオン注入装置。
（３）荷電粒子偏向手段が、荷電粒子の走行方向と直交
する磁界を与える電磁石で構成されている特許請求の範
囲第１項または第２項記載のイオン注入装置。
（４）荷電粒子偏向手段が、電界をえる電極で構成され
ている特許請求の範囲第１項または第２項記載のイオン
注入装置。