JPS61295627A - イオン注入方法 - 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】 産業上皇■且分立 この発明は半導体ウェーハに不純物イオンを注入する方
法に関する。

従来■弦血 半導体ウェーハへのリンやボロン等の不純物拡散は、通
常ガス拡散法で行われている。このガス拡散法は、多数
の半導体ウェーハを高温で一括熱処理することによる利
点がある反面、最近のＶＬＳ　Ｉ等に対してはウェーハ
間又はウェーハ面内の不純物濃度や深さがばらつきやす
い等の不都合な問題がある。そこで最近は、真空中で不
純物のイオンビームを半導体ウェーハに射突させて、不
純物イオンを半導体ウェーハの所望の部分に注入し拡散
させるイオン注入法が多く採用されている。このイオン
注入法の一例を第５図及び第６図を参照して説明する。

第５図及び第６図はハイカレント型のイオン注入装置の
概略を説明するためのもので、（１）は半導体ウェーハ
、（２）は半導体ウェーハ（１）の複数枚を周辺部に等
間隔で保持する円形のディスク、（３）はディスク（２
）を縦に支持して回転及び上下動させる駆動軸である。

ディスク（２）の前面周辺部に半導体ウェーハ（１）（
１）・・・はディスク（２）の前面に突設したビン（４
）（４）・・・にて４点支持され、また半導体ウェーハ
（１）（１）・・・はディスク（２）の前面に取付けた
アーム状の２本一対のクランパ（５）（５）・・・の各
２本の先端部でもってディスク（２）側に押圧されて支
持される。この半導体ウェーハ（１）（１）・・・とデ
ィスク（２）の間には薄い非導電性ラバーシート（６）
（６）・・・が挟在されて、半導体ウェーハ（１）　　
（１）・−・とディスク（２）との均一の接触が保障さ
れる。（７）はディスク（２）の前方定位置に配置され
たイオンビーム発生装置で、定位置から定方向にイオン
ビーム（８）を照射する。ディスク（２）は、定方向か
らのイオンビーム（８）が半導体ウェーハ（１）（１）
・・・上を順次に走査するように、回転と上下動を行う
。

このイオン注入される半導体ウェーハ（１）の断面構造
例を第７図に示すと、（９）は半導体ウェーハ（１）の
イオン注入側主面上に全面的に形成した５ｉ０２などの
絶縁表面層で、イオンビーム（８）が透過する厚さで形
成され、これは半導体ウェーハ（１）の主面側のイオン
ビーム射突時によるダメージを緩和させる目的で形成さ
れる一般的なものである。（１０）は絶縁表面層（９）
上に必要に応じ選択的に形成された抵抗や電極などのバ
クーンで、例えばポリシリコンの抵抗層である。（１１
）は絶縁表面層（９）上に選択的に形成されたＡ／蒸着
膜などによるイオン注入用マスクである。半導体ウェー
ハ（１）にはマスク（１１）から露呈する部分にイオン
ビーム（８）が照射されると、この部分にのみイオン注
入が行われる。またポリシリコンの抵抗Ｎ　（１Ｇ）に
もイオン注入が行われて、抵抗値が決められる。

発皿ガ駕決支豆ｊ上ユ玉皿■立 ところで、上記イオンビーム（８）はプラスイオンのビ
ームで、これが半導体ウェーハ（１）に絶縁表面層（９
）を通して注入さると、絶縁表面層（９）の表裏面にプ
ラスイオンの電荷が蓄積される。この電荷のａｔ゛はポ
リシリコンの抵抗層（１０）でより顕著に行われる。そ
して、このような電荷蓄積が過度に行われて絶縁表面層
（９）の絶縁破壊電圧を超えると、絶縁表面層（９）が
部分的に破壊されてパンチスルークレータが生じ、半導
体ウェーハ（１）が不良品となることがある。また上記
電荷蓄積が多くなると、半導体ウェーハ（１）のマスク
（１１）より露呈する部分の表面の電荷でイオンビーム
（８）が曲げられて、イオン注入の不均一が生じて品質
のばらつきの原因になっている。例えば抵抗層（１０）
に入射するイオンビーム（８）は抵抗層（１０）上の電
荷で抵抗層上中央部に入射しようとするものが抵抗層（
１０）の周辺部へと曲げられて、抵抗層の抵抗は中央部
が高く周辺部が低いといったばらつきを示す。

そこで、上述のような電荷薪積の問題を解決するために
、次のようなことが行われている。

ＣＩ）　　半導体ウェーハ（１）のマスク（１１）にＡ
Ｉ！などの導電膜を使用し、このマスク（１１）に半導
体ウェーハ（１）をディスク（２）に支持するクランパ
（５）（５）を部分的に接触させて、クランパ（５）（
５）よりマスク（１１）に電子を供給して、この電子で
半導体ウェーハ（１）に蓄積された電荷を逐一中和させ
る。しかし、この方法はマスク（１１）が半導体ウェー
ハ（１）に部分的にしか形成されていなく、また電荷蓄
積は半導体ウェーハ（１）のマスク（１１）の無い部分
で起るので、電荷中和の効果はあまり無かった。

（Ｉｆ）　　半導体ウェーハ（１）への電子供給をディ
スク（２）に突設したガイドピン（４）（４）・・・を
介して行う。この方法の場合は上記（１）の方法より効
果薄である。

（ＩＩＩ）　　イオンビーム（８）照射部に電子シャワ
ーを行う等して、半導体ウェーハ（ｉ）に空間より電子
を供給する。このようにすると電子を半導体ウェーハ（
１）の全面に平均して供給することができて、効果的で
あるが、空間からの電子供給は装置的に難しい問題が多
くて実用的で無い。

４、今を解決するための手 本発明の目的は、半導体ウェーハにイオン注入時に蓄積
される電荷を速やかに確実に中和することにあり、半導
体ウェーハの主面にイオン注入用マスクを選択的に形成
し、このマスク上からイオンビームを照射して半導体ウ
ェーハのマスクより露呈する部分にイオン注入するに際
し、半導体ウェーハにマスクを形成する前又は後に、半
導体ウェーハのマスク形成側主面全域にイオンビームが
透過する厚さの導電膜を形成し、この導′ｉｆ＆膜に電
子を供給し乍ら半導体つ工−ハにイオン注入を行うこと
により上記目的を達成するようにしたものである。

作■ この本発明によると、半導体ウェーハのマスク形成側主
面全面に形成さた導電膜に電子を供給すると、イオン注
入時に半導体ウェーハのいずれの箇所で生じた電荷も速
やかに確実に中和されて、常に良好な条件下でのイオン
注入が実現される。

天産± 以下本発明方法を、具体的実施装置例でもって、第１図
乃至第４図を参照し乍ら説明する。

第１図は本発明の方法によりイオン注入される半導体ウ
ェーハ（１ａ）の−例を示す断面図で、この半導体ウェ
ーハ、（ｌａ）はイオン注入される主面に絶縁表面層（
９）と抵抗層（１０）など従来と同様のものを形成した
後に、この半導体ウェーハ（１ａ）の主面全域に金属蒸
着膜などの導電膜（１２）を形成し、その後で導電膜（
１２）上に選択的にマスク（１１）を形成したものであ
る。導電膜（１２）はイオンビーム（８）が透過する程
度の約０．１〜０．２μ鯛の極く薄い厚さで形成される
。

この半導体ウニーハ（１８）は、第６図に示すように、
イオン注入装置のディスク（２）に取付けられるが、こ
の時にディスク　（２）のクランパ（５）（５）の先端
部を導電膜（１２）の周辺部に接触させる。例えばデ１
、イスク（２）に半導体ウェーハ（１ａ）を方向決めし
て取付ける場合は、第２図に示すように、半導体ウエー
ノ＼（１ａ）の周辺部の定位置に導電膜（１２）を積極
的に露呈させておいて、この導電膜（１２）にクランパ
（５）（５）を当て、クランパ（５）（５）を介して導
電膜（１２）に電子を供給するようにしてイオン注入を
行う。するとイオン注入時に、絶縁表面層（９）や抵抗
層（１１）に生じたプラス電荷は、導電膜（１２）に供
給された電子で確実に中和され消失していくので、電荷
蓄積が過度に行われることが皆無となり、絶縁破壊の心
配やイオンビーム（８）の曲がりによるイオン注入のば
らつきの心配が無くなる。

第３図は、半導体ウェーハ（ｌａ’）の周辺部全域に導
電膜（１２）を積極的に露呈させて、この導電膜（１２
）にクランパ（５）（５）を接触させるようにしたもの
を示し、これは半導体つ工−ハ（ｌａ″）がディスク（
２）に方向決めされないで取付けられる場合に有効であ
る。

上記半導体ウェーハ（１ａ）の導電膜（１２）上に形成
されるマスク（１１）は、先ず導電膜（１２）の上面全
域に形成した後で、ＰＲ法で部分的にエツチング除去し
て形成される。従ってマスクエツチング時に同じエツチ
ング液で導電膜（１２）がエツチング除去されないよう
に、マスク（１１）と導電１１’Ｑ　（１２）は異なる
材料で形成することが望ましい。

第４図は本発明の方法でイオン注入される半導体ウェー
ハの別の一例を示すもので、この半導体ウェーハ（１ｂ
）は主面上に従来同様に絶縁表面１Ｎ（９）　、抵抗層
（１０）などと、マスク（１１）を形成した後で、この
半導体ウェーハ（１ｂ）の主面側全域に導電膜（１３）
を形成したものである。この導電膜（１３）もイオンビ
ーム（８）が透過する程度に極く薄く形成さ机る。

そして、イオン注入時に導電１’％　（１３）にクラン
パ（５）（５）を接触させζ、導電膜（１３）にクラン
パ（５）（５）より電子が供給される。

尚、上記各半導体ウェーハ（ｌａ＞　　（ｌｂ）におけ
る導電膜（１２）　　（１３）はイオン注入後にマスク
　（１１）と共にエツチング除去される。

余肌色処果 本発明によれば、イオン注入時に半導体ウェーハ主面の
絶縁層で発生する電荷は、半導体ウェーハ主面側全面に
形成した導電膜からの電子供給でもって速やかにかつ確
実に中和されて、過度に蓄積されることが無くなり、従
って過度の電荷蓄積によるパンチスルークレータの発生
や、イオンビーム曲がりによるイオン注入のばらつきな
どの問題が無くなり、常に良好なイオン注入が実行され
て、半導体ウェーハ製造の品質改善、歩留り向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法でイオン注入される半導体ウェーハ
の部分断面図、第２図及び第３図は第１図の半導体ウェ
ーハのイオン注入装置への実装例を示す各正面図、第４
図は本発明の方法でイオン注入される他の半導体ウェー
ハの部分断面図である。第５図はイオン注入装置の要部
側面図、第６図は第５図のＡ矢視図、第７図゛は従来方
法でイオン注入される半導体ウェーへの部分断面図であ
る。 （ｌａ）　　（ｌｂ）・・−半導体ウェーハ、（８）・
・−イオンビーム、（ＩＩＬ−マスク、（１２）　　（
１３）−導電膜。 第１図 第２図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェーハの主面にイオン注入用マスクを選
   択的に形成し、このマスク上からイオンビームを照射し
   て半導体ウェーハのマスクより露呈する部分にイオン注
   入するに際し、 半導体ウェーハにマスクを形成する前又は後に、半導体
   ウェーハのマスク形成側主面全域にイオンビームが透過
   する厚さの導電膜を形成し、この導電膜に電子を供給し
   乍ら半導体ウェーハにイオン注入を行うことを特徴とす
   るイオン注入方法。