JPS6122623A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS6122623A JPS6122623A JP14223884A JP14223884A JPS6122623A JP S6122623 A JPS6122623 A JP S6122623A JP 14223884 A JP14223884 A JP 14223884A JP 14223884 A JP14223884 A JP 14223884A JP S6122623 A JPS6122623 A JP S6122623A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- ion implantation
- layer
- implantation
- impurity layer
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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。
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〕
本発明は高濃度の不純物層を製造する方法に係り、特に
この不純物層を結晶欠陥なくかつその深さを制御よく製
造する方法に関する。
この不純物層を結晶欠陥なくかつその深さを制御よく製
造する方法に関する。
不純物層としてＰ形不純物層をとりあげ、従来技術につ
いて第１図、第２図を用いて説明する。
いて第１図、第２図を用いて説明する。
本発明に最も近い公知例として、Ｓ 、Ｐｒｕｓｇｉｎ
”Ｒｏｌｅ ｏｆ ５ｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ａｎｎｓａ
ｌｉｎｇ、 ｏｘｉｄａｔｉｏｎ。
”Ｒｏｌｅ ｏｆ ５ｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ａｎｎｓａ
ｌｉｎｇ、 ｏｘｉｄａｔｉｏｎ。
ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｕｐｏｎ ｄｅｆｅｃｔ
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔ
ｅｄ ５ｉｌｉｃｏｎ ５ｕｒｆａｃｅｓ、”
Ｊ 、Ａ。
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔ
ｅｄ ５ｉｌｉｃｏｎ ５ｕｒｆａｃｅｓ、”
Ｊ 、Ａ。
Ｐ、 ｖｏｌ、 ４５ （１９７４） ｐ 、 １６
３５がある。
３５がある。
一般にｐ形不純物層はｐ形不純物であるボロンのｎ形基
板へのイオン打ち込み技術により形成されており、ボロ
ン打ち込み量ＮＢを大きくすることにより不純物層シー
ト抵抗ＲＢを小さくできる。
板へのイオン打ち込み技術により形成されており、ボロ
ン打ち込み量ＮＢを大きくすることにより不純物層シー
ト抵抗ＲＢを小さくできる。
第１図にこのＮＢとＲｅの関係を示す。
しかし、上記の公知例に示されているように、ボロン打
ち込み量を増加すると、打ち込み時のＳｉ基板表面の結
晶損傷が増加し、後の熱工程（特に酸化性雰囲気での熱
工程）により結晶欠陥が発生する。この欠陥のため、不
純物層の低抵抗化が制限されていた。上記の公知例には
詳細なデータは記されていないため、ボロン打ち込み量
ＮＢと表面結晶欠陥密度りとの関係について調べた結果
を第２図に示す。この図かられかるように、約３ Ｘ
１０１１０ｌ３”以下ではほぼ結晶欠陥が発生せず、約
６Ｘ１０１３ｃｇ−”以下でも実用（欠陥密度が１０”
ａｎ−”程度以下）に耐えるものである。つまり、従来
では約６×１０°ｄｌｌ””の打ち込みが限度であった
。なおこの時の不純物層の抵抗は約１．２ｋＱ／口であ
る（第１図の６点）。
ち込み量を増加すると、打ち込み時のＳｉ基板表面の結
晶損傷が増加し、後の熱工程（特に酸化性雰囲気での熱
工程）により結晶欠陥が発生する。この欠陥のため、不
純物層の低抵抗化が制限されていた。上記の公知例には
詳細なデータは記されていないため、ボロン打ち込み量
ＮＢと表面結晶欠陥密度りとの関係について調べた結果
を第２図に示す。この図かられかるように、約３ Ｘ
１０１１０ｌ３”以下ではほぼ結晶欠陥が発生せず、約
６Ｘ１０１３ｃｇ−”以下でも実用（欠陥密度が１０”
ａｎ−”程度以下）に耐えるものである。つまり、従来
では約６×１０°ｄｌｌ””の打ち込みが限度であった
。なおこの時の不純物層の抵抗は約１．２ｋＱ／口であ
る（第１図の６点）。
イオン打ち込み時の結晶損傷を回復する方法として上記
の公知例に示されているように、イオン打ち込み後非酸
化性雰囲気（主に窒素雰囲気）での熱処理が行なわれて
いるが、この方法には次に示す２つの欠点がある。すな
わち、ｉ）イオン打ち込み後に、高温の熱処理（約１１
００℃）を行うため、無用な拡散を生じさせ、不純物層
の深さの制御が十分にできない、ｉｉ）若干結晶損傷が
回復するものの、不純物層の低抵抗化には限度がある。
の公知例に示されているように、イオン打ち込み後非酸
化性雰囲気（主に窒素雰囲気）での熱処理が行なわれて
いるが、この方法には次に示す２つの欠点がある。すな
わち、ｉ）イオン打ち込み後に、高温の熱処理（約１１
００℃）を行うため、無用な拡散を生じさせ、不純物層
の深さの制御が十分にできない、ｉｉ）若干結晶損傷が
回復するものの、不純物層の低抵抗化には限度がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、不純物層の深さを広い範囲にわたって
制御し、しかも結晶欠陥のない高濃度不純物層を実現す
る方法を提供することにある。
制御し、しかも結晶欠陥のない高濃度不純物層を実現す
る方法を提供することにある。
従来イオン打ち込み量の増加に伴い、打ち込み時の基板
主表面の結晶損傷が積算され、結晶欠陥発生の原因とな
っていた。本発明は、イオン１個が基板表面に打ち込ま
れたことによる最小の損傷のうちにイオン打ち込みによ
る損傷回復を行うことにより、多量のイオン打ち込み時
にも打ち込みによる結晶損傷が積算されず結晶欠陥が発
生しない新しい方法を提供するものである。
主表面の結晶損傷が積算され、結晶欠陥発生の原因とな
っていた。本発明は、イオン１個が基板表面に打ち込ま
れたことによる最小の損傷のうちにイオン打ち込みによ
る損傷回復を行うことにより、多量のイオン打ち込み時
にも打ち込みによる結晶損傷が積算されず結晶欠陥が発
生しない新しい方法を提供するものである。
すなわち、イオン打ち込み時に打ち込み層の温度を上げ
ることによりイオン打ち込みによる結晶損傷を最小の損
傷のうちに回復させながらイオン打ち込み量の増大をは
かり、従って結晶欠陥の発生なく高濃度不純物層を形成
し、かつ熱処理時間を実効的に短時間として不純物の無
用な拡散を抑制するものである。
ることによりイオン打ち込みによる結晶損傷を最小の損
傷のうちに回復させながらイオン打ち込み量の増大をは
かり、従って結晶欠陥の発生なく高濃度不純物層を形成
し、かつ熱処理時間を実効的に短時間として不純物の無
用な拡散を抑制するものである。
上述の結晶損傷を回復するために必要な温度について述
べる。第３図はイオン打ち込み後各種温度：Ｔ（’Ｃ）
で熱処理（非酸化性）を行った後の打ち込み層の結晶損
傷： ＤＩＳＯＲＤＥＲ（％）を示したものである。な
お、この図中Ｐ、Ａｓ、Ｓｂは不純物の種類を示し、Ｐ
の曲線は、Ｒ、Ｐ ｒｉｓｓｉｎｇｅｒ等による”Ｉｏ
ｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｍ１ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒｓ”（Ｐｌｅｎｕｍ、 ＮｅＩ、１Ｙｏｒ
ｋ） （１９７５年）Ｐ、５４７から引用したもので
あり、Ａｓ、Ｓｂの曲線は、Ｊ、Ｗ。
べる。第３図はイオン打ち込み後各種温度：Ｔ（’Ｃ）
で熱処理（非酸化性）を行った後の打ち込み層の結晶損
傷： ＤＩＳＯＲＤＥＲ（％）を示したものである。な
お、この図中Ｐ、Ａｓ、Ｓｂは不純物の種類を示し、Ｐ
の曲線は、Ｒ、Ｐ ｒｉｓｓｉｎｇｅｒ等による”Ｉｏ
ｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｍ１ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒｓ”（Ｐｌｅｎｕｍ、 ＮｅＩ、１Ｙｏｒ
ｋ） （１９７５年）Ｐ、５４７から引用したもので
あり、Ａｓ、Ｓｂの曲線は、Ｊ、Ｗ。
Ｍａｙｏｒ等によるＣａｎａｄ、 Ｊ 、 Ｐｈｙｓ、
４６ （１９６８）ｐ、６６３から引用したものであ
る。この図から、不純物の種類によらず熱処理温度が６
００℃前後で結晶損傷が急速に回復しており、８００℃
では結晶損傷がほぼ一定の値におちつき、イオン打ち込
み時の損傷が回復していることがわかる。そこで試作上
のマージンを結晶損傷回復するために必要な温度として
９００℃以上の温度が必要であると考えた。
４６ （１９６８）ｐ、６６３から引用したものであ
る。この図から、不純物の種類によらず熱処理温度が６
００℃前後で結晶損傷が急速に回復しており、８００℃
では結晶損傷がほぼ一定の値におちつき、イオン打ち込
み時の損傷が回復していることがわかる。そこで試作上
のマージンを結晶損傷回復するために必要な温度として
９００℃以上の温度が必要であると考えた。
第４〜６図はそれぞれ本発明を実施する装置を示したも
のである。第４図はイオン打ち込み機能を有する装置５
１にレーザ照射機能を有する装置５０を備えた装置５６
を示しである。
のである。第４図はイオン打ち込み機能を有する装置５
１にレーザ照射機能を有する装置５０を備えた装置５６
を示しである。
イオン打ち込みは、イオン打ち込み装置５１にセットさ
れたＳｉウェーハ４４表面上をイオンビーム５４で走査
することにより行われている。イオン打ち込みによる損
傷を回復するためにはイオン打ち込み時に不純物層を形
成すべき領域すなわち打ち込み層４５の温度が９００℃
以上であることが必要である。イオン打ち込み装置５１
にレーザ照射装置５０を加えることにより打ち込み層４
５の温度を上げることができる。つまりイオンビーム５
４と同等あるいはそれ以上のビーム径をもったレーザビ
ーム５３をイオンビームと同期させ重なるようにして走
査を行うのである。
れたＳｉウェーハ４４表面上をイオンビーム５４で走査
することにより行われている。イオン打ち込みによる損
傷を回復するためにはイオン打ち込み時に不純物層を形
成すべき領域すなわち打ち込み層４５の温度が９００℃
以上であることが必要である。イオン打ち込み装置５１
にレーザ照射装置５０を加えることにより打ち込み層４
５の温度を上げることができる。つまりイオンビーム５
４と同等あるいはそれ以上のビーム径をもったレーザビ
ーム５３をイオンビームと同期させ重なるようにして走
査を行うのである。
第５図は第４図と同様イオン打ち込み機能を有する装置
５１にレーザ照射機能を有する装置５７を示しである。
５１にレーザ照射機能を有する装置５７を示しである。
この場合もイオン打ち込み装置５１にレーザ照射装置５
７を加えることにより打ち込み層４５の温度を上げてい
る。つまりＳｉウェーハ４４表表面面にレーザ５８を照
射し、打ち込み層４５の温度が９００℃以上となった後
イオン打ち込みを行うのである。
７を加えることにより打ち込み層４５の温度を上げてい
る。つまりＳｉウェーハ４４表表面面にレーザ５８を照
射し、打ち込み層４５の温度が９００℃以上となった後
イオン打ち込みを行うのである。
なお、上記実施例における上記レーザとしては、出力５
〜７Ｗ、ビーム径３０−１００卯のアルゴンレーザを用
い、１〜１００ａｎ／ｓの速度で走査した。
〜７Ｗ、ビーム径３０−１００卯のアルゴンレーザを用
い、１〜１００ａｎ／ｓの速度で走査した。
第６図は他の実施例を示す。イオン打ち込み機能を有す
る装置５１に加熱機能を有するランプ５５を有する装置
を示しである−この場合はランプ加熱により打ち込み層
４５の温度を９００℃以上としている。
る装置５１に加熱機能を有するランプ５５を有する装置
を示しである−この場合はランプ加熱により打ち込み層
４５の温度を９００℃以上としている。
なお、第４〜６図に示すいずれの場合もヒータ５２を補
助熱源として用いてもよい。
助熱源として用いてもよい。
本実施例によれば、打ち込みによる結晶損傷を最小のう
ちに回復できるので高濃度の不純物層を結晶損傷即ち結
晶欠陥なく形成することができた。
ちに回復できるので高濃度の不純物層を結晶損傷即ち結
晶欠陥なく形成することができた。
また本実施例によると打ち込み層４５の温度が上がって
いるのは打ち込み時だけであるので不純物層の拡散はほ
とんど無視することができ、この後の熱工程により任意
の深さをもつ不純物層を形成することができた。
いるのは打ち込み時だけであるので不純物層の拡散はほ
とんど無視することができ、この後の熱工程により任意
の深さをもつ不純物層を形成することができた。
以上説明したように、本発明によれば、高濃度のイオン
打ち込み層を結晶欠陥の発生を抑えて形成することがで
きる。また、イオン打ち込み時の短時間の熱処理により
結晶欠陥の発生を抑えることができるため、イオン打ち
込み後の熱処理により浅い拡散層から深い拡散層まで幅
広く任意の深さの拡散層を形成することができる。
打ち込み層を結晶欠陥の発生を抑えて形成することがで
きる。また、イオン打ち込み時の短時間の熱処理により
結晶欠陥の発生を抑えることができるため、イオン打ち
込み後の熱処理により浅い拡散層から深い拡散層まで幅
広く任意の深さの拡散層を形成することができる。
第１図はｐ形波散層抵抗のボロン打ち込み量依存性を示
す図、第２図は熱処理条件をパラメータとした結晶欠陥
密度のボロン打ち込み量依存性を示す図、第３図は打ち
込み層の結晶損傷の熱処理温度依存性を示す図、第４〜
６図はそれぞれ本発明を実施する装置の例を示す図であ
る。 ４４・・・Ｓｉウェーハ ４５・・・イオン打ち込
み層５０．５７・・・レーザ照射装置 ５１・・・イオン打ち込み装置 ５２・・・ヒータ ５３．５８・・・レー
ザビーム５４・・・イオンビーム ５５・・・ラン
プ５６．５９・・・レーザ照射機能をもったイオン打ち
込み装置
す図、第２図は熱処理条件をパラメータとした結晶欠陥
密度のボロン打ち込み量依存性を示す図、第３図は打ち
込み層の結晶損傷の熱処理温度依存性を示す図、第４〜
６図はそれぞれ本発明を実施する装置の例を示す図であ
る。 ４４・・・Ｓｉウェーハ ４５・・・イオン打ち込
み層５０．５７・・・レーザ照射装置 ５１・・・イオン打ち込み装置 ５２・・・ヒータ ５３．５８・・・レー
ザビーム５４・・・イオンビーム ５５・・・ラン
プ５６．５９・・・レーザ照射機能をもったイオン打ち
込み装置
Claims (1)
- 半導体基板の主表面上に不純物イオンの打ち込みによ
り不純物層を形成する工程において、該不純物層を形成
すべき領域の温度をイオン打ち込み時に９００℃以上と
することを特徴とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223884A JPS6122623A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223884A JPS6122623A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6122623A true JPS6122623A (ja) | 1986-01-31 |
Family
ID=15310642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14223884A Pending JPS6122623A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6122623A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213744A2 (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-12 | Ulvac, Inc. | Ion implantation systems and methods |
| JP2002184713A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2010153929A (ja) * | 2010-04-05 | 2010-07-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置 |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14223884A patent/JPS6122623A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213744A2 (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-12 | Ulvac, Inc. | Ion implantation systems and methods |
| EP1213744A3 (en) * | 2000-12-06 | 2005-12-28 | Ulvac, Inc. | Ion implantation systems and methods |
| JP2002184713A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2010153929A (ja) * | 2010-04-05 | 2010-07-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置 |
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