JPS61234033A - 半導体基板への不純物導入方法 - Google Patents
半導体基板への不純物導入方法Info
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- JPS61234033A JPS61234033A JP7557185A JP7557185A JPS61234033A JP S61234033 A JPS61234033 A JP S61234033A JP 7557185 A JP7557185 A JP 7557185A JP 7557185 A JP7557185 A JP 7557185A JP S61234033 A JPS61234033 A JP S61234033A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
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- H01L21/26—Bombardment with radiation
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- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は半導体基板の表面近傍に所定の導電凰と不純物
濃度を有する領域を形成するために、不純物を導入する
方法に関する。
濃度を有する領域を形成するために、不純物を導入する
方法に関する。
半導体基板の表面近傍に所定の導電形と不純物濃度を有
する領域を形成する方法として、従来、基板表面に被着
した不純物源を熱拡散により、基板内に導入する方法が
よく知られている。しかし近年ますます微細化され、こ
れに伴って高精度に不純物拡散層を形成することが要求
される半導体集積回路に適用するには、熱拡散法では不
純物濃度や拡散深さの分布に大きなばらつきを生じ、例
えば１μｍ以下の浅い不純物拡散層を基板表面に精度よ
く形成することができないという欠点があるので好まし
くない。
する領域を形成する方法として、従来、基板表面に被着
した不純物源を熱拡散により、基板内に導入する方法が
よく知られている。しかし近年ますます微細化され、こ
れに伴って高精度に不純物拡散層を形成することが要求
される半導体集積回路に適用するには、熱拡散法では不
純物濃度や拡散深さの分布に大きなばらつきを生じ、例
えば１μｍ以下の浅い不純物拡散層を基板表面に精度よ
く形成することができないという欠点があるので好まし
くない。
これに対して、不純物を高周波放電、電子衝撃などによ
ってイオン化し、電界によって加速して半導体基板に打
ち込むイオン打込法も近年広く用いられている。第２図
はこのイオン注入装置を説明するための概略構成図を示
したものである０第２図においてイオン発生源２０とこ
れに対向する電極との間に２５ ｋＶ以上の高圧をかけ
てイオンビームを取り出し、さらに質量分析用マグネッ
ト２１により不純物を選択した後、１７５ｋＶ以下に電
圧を印加した加速管２２を通し、イオンビームは２５〜
２００ ｋｅＶに加速されて以後レンズ２４Ｙスキャン
２４．Ｘスキャン２５を経て半導体基板２６の表面に達
し不純物イオンが打ち込まれる０このイオン打込法は熱
拡散法の欠点をかなり改善することができるが、なお次
のような問題がある０すなわちイオン打込法は通常イオ
ンビームを取り出すのに少くとも２５ ｋＶ以上の高電
圧が必要であって、２５ ｋｅＶ以下のエネルギーをも
つイオンビームが得られ難いため浅い拡散層の実現が困
難となり、たとえ２５ ｋｅＶ以下のイオンビームが得
られたとしても、イオンビーム量が非常に少ないために
イオン打ち込みの処理時間が長くなるので半導体素子の
製造効率が低いことである。
ってイオン化し、電界によって加速して半導体基板に打
ち込むイオン打込法も近年広く用いられている。第２図
はこのイオン注入装置を説明するための概略構成図を示
したものである０第２図においてイオン発生源２０とこ
れに対向する電極との間に２５ ｋＶ以上の高圧をかけ
てイオンビームを取り出し、さらに質量分析用マグネッ
ト２１により不純物を選択した後、１７５ｋＶ以下に電
圧を印加した加速管２２を通し、イオンビームは２５〜
２００ ｋｅＶに加速されて以後レンズ２４Ｙスキャン
２４．Ｘスキャン２５を経て半導体基板２６の表面に達
し不純物イオンが打ち込まれる０このイオン打込法は熱
拡散法の欠点をかなり改善することができるが、なお次
のような問題がある０すなわちイオン打込法は通常イオ
ンビームを取り出すのに少くとも２５ ｋＶ以上の高電
圧が必要であって、２５ ｋｅＶ以下のエネルギーをも
つイオンビームが得られ難いため浅い拡散層の実現が困
難となり、たとえ２５ ｋｅＶ以下のイオンビームが得
られたとしても、イオンビーム量が非常に少ないために
イオン打ち込みの処理時間が長くなるので半導体素子の
製造効率が低いことである。
さらに半導体基板表面の所定の領域に選択的に不純物を
導入する場合には上記の熱拡散法、イオン打込法のいず
れも基板上の不純物を導入しない領域をマスクするため
のフォトリソグラフィ工程を要するので、半導体素子を
製造する上で工数を増す一因となっている。
導入する場合には上記の熱拡散法、イオン打込法のいず
れも基板上の不純物を導入しない領域をマスクするため
のフォトリソグラフィ工程を要するので、半導体素子を
製造する上で工数を増す一因となっている。
本発明は上述の欠点を除去し、半導体素子の製造工程に
おける２ ５ ｋｅＶ以下の低エネルギーのイオン打ち
込みを可能とし、不純物選択拡散を行なう際もフォトリ
ソグラフィ工程を必要としない半導体基板への不純物導
入方法を提供することにある０ 〔発明の要点〕 本発明は不純物を含むガス雰囲気中に置いた対向電極の
陰極側に半導体基板を設置し、シンクロトロン軌道放射
光（以下ＳＯＲ光と略称する）を走査する）ことにより
イオン化された基板上の不純物元素を、対向電極間に印
加した２ ５ ｋＶ以下の電圧で加速するとともに、対
向電極面に垂直な磁場をかけて基板表面に打ち込むよう
にしたものである。
おける２ ５ ｋｅＶ以下の低エネルギーのイオン打ち
込みを可能とし、不純物選択拡散を行なう際もフォトリ
ソグラフィ工程を必要としない半導体基板への不純物導
入方法を提供することにある０ 〔発明の要点〕 本発明は不純物を含むガス雰囲気中に置いた対向電極の
陰極側に半導体基板を設置し、シンクロトロン軌道放射
光（以下ＳＯＲ光と略称する）を走査する）ことにより
イオン化された基板上の不純物元素を、対向電極間に印
加した２ ５ ｋＶ以下の電圧で加速するとともに、対
向電極面に垂直な磁場をかけて基板表面に打ち込むよう
にしたものである。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第１図は本発明の適用される装置の概略を示した構成図
である。第１図を参照してＮ形シリコン基板にほう素を
不純物として打ち込む場合について説明する。まずＮ形
シリコン基板１を載置した陰極板２を反応室３内の底部
に固定し、陰極板２と反応室３とを図示してない絶縁物
を介して電気的に絶縁する。基板１の上方に２ＣＩ！Ｌ
の間隔をもって対向配置した陽極板４と、さらにその上
方に例えばＡｕのマスク５を必要な個所に備えた例えば
ガラスのマスク台６とを反応室３１７３の上部に配設す
る。次に反応室３内を真空ポンプ７を用いて０、 ＯＩ
Ｔｏｒｒ以下の真空度にした後、マスフロー、メータ
ー８により１００ ｍＡ！／ｍｉｎの流量に制御したＢ
Ｆ ｍガスをボンベ９から反応室３ＦＦ３に導入して
５゜Ｔｏｒｒａ度の圧力に保つ。この状態で反応室３外
部の図示してない電子蓄積リングから放射される矢印で
進行方向を示したＳＯＲＯＲ光管０射鏡１１を介して集
光系１２を通すことにより基板１上で焦点を結ぶように
する。反射鏡１１を基板１の面に平行に移動し、ＳＯＲ
ＯＲ光管０スク５により遮られていない基板１上のほう
素を導入する領域１３０表面を走査する。このＳＯＲＯ
Ｒ光管０り反応室３内に存在する基板１周辺のＢＦ、分
子１４からほう素の陽イオン１５が生ずる。かくして陰
極板２とこれに対向する陽極板４との間に電源１６を用
いて直流バイアス１０ｋｖを印加することにより陽イオ
ン１５を基板１上の領域１３に打ち込み、不純物濃度ピ
ーク位置が０．０５μｍ以下のガウス分布によって表わ
される不純物濃度分布を形成することができる。これを
第２図に述べた従来のイオン打ち込み方法と比べると、
従来法では不純物濃度ピーク位置は０．１μｍ以上の深
さとなってしまうのに対し、１／２以下の浅い不純物層
が得られることがわかる◇ 一方本発明に用いる装置には反応室３の外側上下に磁場
発生用のコイル１７．１７ａを設けておき、上記のよう
に陽イオン１５を基板１に打ち込む際にコイル１７．１
７ａに電流を流し、反応室３内に対向電極２，４に垂直
な方向１８を有する磁束密度１０３ガウス程度の磁場を
かけることが有効であり、磁場の方向を点線の矢印で示
しである０対向電極２．４に対して垂直に磁束密度１０
１ガウス以上の磁場をかけることによって例えばほう素
の１価の陽イオン１５が磁場と垂直な方向すなわち対向
電極面と平行な方向に１ ｍ ／ ｓの速度成分をもっ
ている場合にはこの陽イオン１５は次式により半径約１
μｍ以内の螺旋運動をしながら基板に打ち込まれる。
である。第１図を参照してＮ形シリコン基板にほう素を
不純物として打ち込む場合について説明する。まずＮ形
シリコン基板１を載置した陰極板２を反応室３内の底部
に固定し、陰極板２と反応室３とを図示してない絶縁物
を介して電気的に絶縁する。基板１の上方に２ＣＩ！Ｌ
の間隔をもって対向配置した陽極板４と、さらにその上
方に例えばＡｕのマスク５を必要な個所に備えた例えば
ガラスのマスク台６とを反応室３１７３の上部に配設す
る。次に反応室３内を真空ポンプ７を用いて０、 ＯＩ
Ｔｏｒｒ以下の真空度にした後、マスフロー、メータ
ー８により１００ ｍＡ！／ｍｉｎの流量に制御したＢ
Ｆ ｍガスをボンベ９から反応室３ＦＦ３に導入して
５゜Ｔｏｒｒａ度の圧力に保つ。この状態で反応室３外
部の図示してない電子蓄積リングから放射される矢印で
進行方向を示したＳＯＲＯＲ光管０射鏡１１を介して集
光系１２を通すことにより基板１上で焦点を結ぶように
する。反射鏡１１を基板１の面に平行に移動し、ＳＯＲ
ＯＲ光管０スク５により遮られていない基板１上のほう
素を導入する領域１３０表面を走査する。このＳＯＲＯ
Ｒ光管０り反応室３内に存在する基板１周辺のＢＦ、分
子１４からほう素の陽イオン１５が生ずる。かくして陰
極板２とこれに対向する陽極板４との間に電源１６を用
いて直流バイアス１０ｋｖを印加することにより陽イオ
ン１５を基板１上の領域１３に打ち込み、不純物濃度ピ
ーク位置が０．０５μｍ以下のガウス分布によって表わ
される不純物濃度分布を形成することができる。これを
第２図に述べた従来のイオン打ち込み方法と比べると、
従来法では不純物濃度ピーク位置は０．１μｍ以上の深
さとなってしまうのに対し、１／２以下の浅い不純物層
が得られることがわかる◇ 一方本発明に用いる装置には反応室３の外側上下に磁場
発生用のコイル１７．１７ａを設けておき、上記のよう
に陽イオン１５を基板１に打ち込む際にコイル１７．１
７ａに電流を流し、反応室３内に対向電極２，４に垂直
な方向１８を有する磁束密度１０３ガウス程度の磁場を
かけることが有効であり、磁場の方向を点線の矢印で示
しである０対向電極２．４に対して垂直に磁束密度１０
１ガウス以上の磁場をかけることによって例えばほう素
の１価の陽イオン１５が磁場と垂直な方向すなわち対向
電極面と平行な方向に１ ｍ ／ ｓの速度成分をもっ
ている場合にはこの陽イオン１５は次式により半径約１
μｍ以内の螺旋運動をしながら基板に打ち込まれる。
但しｒ：サイクロトロン運動の半径。
ｍ：イオンの質量。
Ｖ：磁場と垂直な方向のイオンの速度成分。
ｑ：イオンの電荷。
Ｂ：磁束密度。
すなわち上記のような磁場をかけることにより、対向電
極面に平行な速度成分をもつほう素イオン１５がその方
向の運動を抑制されるために、ＳＯＲ光１０の走査され
る基板１上の領域１′３にのみ選択的にほう素イオン１
５を打ち込むことが可能となる。しかもこの場合通常の
選択拡散に常用されるような基板１にマスクを被着して
行なうフォトリングラフィ工程を全く必要としない。ま
たほう素のイオン化と同時に発生する電子１９も磁場の
作用によって螺線運動をしながらＳＯＲ光１０が透過す
る領域内で陽極４に到達する。このことにより電子１９
とＢ Ｆｓガスとの衝突確率が増加し、はう素のイオン
化が促進されるので、基板１へのイオン打ち込みに要す
る処理時間が短縮される。
極面に平行な速度成分をもつほう素イオン１５がその方
向の運動を抑制されるために、ＳＯＲ光１０の走査され
る基板１上の領域１′３にのみ選択的にほう素イオン１
５を打ち込むことが可能となる。しかもこの場合通常の
選択拡散に常用されるような基板１にマスクを被着して
行なうフォトリングラフィ工程を全く必要としない。ま
たほう素のイオン化と同時に発生する電子１９も磁場の
作用によって螺線運動をしながらＳＯＲ光１０が透過す
る領域内で陽極４に到達する。このことにより電子１９
とＢ Ｆｓガスとの衝突確率が増加し、はう素のイオン
化が促進されるので、基板１へのイオン打ち込みに要す
る処理時間が短縮される。
以上のように本発明ではフォトリソグラフィ技術を用い
ることなく半導体基板上に不純物イオンを低加速エネル
ギーで磁界によって位置制御しながら選択的に注入する
ことができる。
ることなく半導体基板上に不純物イオンを低加速エネル
ギーで磁界によって位置制御しながら選択的に注入する
ことができる。
半導体集積回路の高密度化に伴い、半導体基板表面に浅
い不純物拡散層を高精度に形成することが必要となって
いるが、従来のイオン打込方法ではイオン引出電圧が高
いために、浅い拡散層が得られなかったのに対し、本発
明によれば実施例で述べたように、不純物源をイオン化
効率の嵐好なＳＯＲ光によりイオン化するとともに固定
マスクを用いてＳＯＲ光を基板上の必要な個所を走査し
ながらイオンを電界によつで加速し、不純物を基板に打
ち込むが、この際さらに基板に垂直な方向の磁場をかけ
てイオンの横方向運動を抑制するようにしたために、従
来法では達成できなかった２５に・Ｖ以下の低加速エネ
ルギーによるイオン打ち込みが可能となり、しかもフォ
トリングラフィ技術を用いることなく正しく位置制御さ
れた状態で基板上に選択的に浅い拡散層を高い精度で形
成することができる。
い不純物拡散層を高精度に形成することが必要となって
いるが、従来のイオン打込方法ではイオン引出電圧が高
いために、浅い拡散層が得られなかったのに対し、本発
明によれば実施例で述べたように、不純物源をイオン化
効率の嵐好なＳＯＲ光によりイオン化するとともに固定
マスクを用いてＳＯＲ光を基板上の必要な個所を走査し
ながらイオンを電界によつで加速し、不純物を基板に打
ち込むが、この際さらに基板に垂直な方向の磁場をかけ
てイオンの横方向運動を抑制するようにしたために、従
来法では達成できなかった２５に・Ｖ以下の低加速エネ
ルギーによるイオン打ち込みが可能となり、しかもフォ
トリングラフィ技術を用いることなく正しく位置制御さ
れた状態で基板上に選択的に浅い拡散層を高い精度で形
成することができる。
したがって本発明は半導体装置とくに半導体集積回路の
製造に適用して極めて有効な方法である。
製造に適用して極めて有効な方法である。
第１図は本発明の方法が適用される装置の概略構成図、
第２図は従来のイオン注入装置の概略構成図である。 １・・・シリコン基板、２・・・陰極板、３・・・反応
室、４・・・陽極板、５・・・マスク、６・・・マスク
台、１ｏ・・・ＳＯＲ光、１１・・・反射鏡、１２・・
・集光系、１３・・・はう素導入領域、１４・・・ＢＦ
ｍ分子、１５・・・はう素イオン、１７．１７ａ・・・
コイル、１８・・・磁場の方向、１９・・・電子。
第２図は従来のイオン注入装置の概略構成図である。 １・・・シリコン基板、２・・・陰極板、３・・・反応
室、４・・・陽極板、５・・・マスク、６・・・マスク
台、１ｏ・・・ＳＯＲ光、１１・・・反射鏡、１２・・
・集光系、１３・・・はう素導入領域、１４・・・ＢＦ
ｍ分子、１５・・・はう素イオン、１７．１７ａ・・・
コイル、１８・・・磁場の方向、１９・・・電子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体基板表面の所定の領域に不純物を導入する方
法であつて、前記不純物を含むガスを満たした反応室内
に対向配置した電極の陰極板上に前記半導体基板を載せ
、前記反応室の外部からシンクロトロン軌道放射光を前
記対向電極の陽極板上方に設けたマスクの非遮へい部を
通して前記半導体基板表面を走査し、前記半導体基板表
面近傍の不純物元素をイオン化するとともに、該イオン
化不純物元素を前記両電極間に電圧を印加して加速する
ことにより行なうことを特徴とする半導体基板への不純
物導入方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、対向電
極に印加する電圧を２５ｋＶ以下とすることを特徴とす
る半導体基板への不純物導入方法。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
いて、対向電極面に対して垂直な方向の磁束密度１０＾
３ガウス以上を有する磁場をかけることを特徴とする半
導体基板への不純物導入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7557185A JPS61234033A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体基板への不純物導入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7557185A JPS61234033A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体基板への不純物導入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234033A true JPS61234033A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13579997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7557185A Pending JPS61234033A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 半導体基板への不純物導入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234033A (ja) |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7557185A patent/JPS61234033A/ja active Pending
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