JPS62262421A - 不純物イオン注入方法及びそのための不純物イオン注入装置 - 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技術に関し、たとえばＬＳＩを始め
とｊる多（のシリコン半導体製品やＧａＡｓ・ＩＣの製
造において半導体への不純物導入のためのイオン注入方
法及びそのためのイオン注入装置を対象とする。

〔従来の技術〕

イオン注入技術については、たとえば（株）工業調査会
発行電子材料１９８４年別冊の９６２−６６に記載され
ている。

その概要を述べれば、イオン注入は目的とする不純物、
たとえばボロン（Ｂ）、！Ｊン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）な
どをイオン化し、さらに２Ｏ−２００ＫｅＶのエネルギ
ーで加速して半導体基板へ打ち込む技術であり、不純物
の濃度を０．ｌｐｐｍから１０％程度までの広い範囲に
わたりてｎ密に制御することができる。半導体基板の一
部に部分的にイオン注入する場合には選択注入用マスク
として、ホトレジス）’　＋　Ｓ　ｉＯｌ　＋　Ｓ　ｓ
　３Ｎ４　＊金属薄膜などが被注入物上に形成される。

本発明者はイオン注入処理以前のレジスト処理工程の煩
雑さに注目し、これについて検討した。

蹴゛子は、゛公知とされた技術ではないが、本発明者に
より検討された技術でありその概要は次のとおりである
。

現在性われているイオン注入プロセスは第９図（フロー
チャート）を参照し、ウエノ１−上にレジストを直接に
塗布、ベークし、ガラスパターンマスク合わせ、感光、
現像、さらにベークを行って所定のパターンに形成した
、上記レジストをマスクとして所要とする深さにイオン
打込み（注入）を行い、その後このレジストを溶剤によ
り除去するものである。

〔発明が解決しようとてる問題点〕

レジストマスクを使用してイオン打込みを行うためにこ
れまでは、前記したようにレジスト塗布。

マスク合せ、感光、現像などの多くの前工程と、打込み
後のレジスト途去などの後工程が加わり、工程数が極め
て多く繁雑であり、コスト節減を阻む一因となっていた
。

本発明は上記した問題を克服するためになされたもので
あり、その目的はレジスト工程を省略することで工程数
を大幅に低減し、それによる原価を節減できろイオン注
入方法乃至イオン注入装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになろう。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明丁れば下記のとおりである。

すなわち、半導体基体表面への不純物の選択的イオン注
入にあたって、上記基体上に位置決めした上記基体とは
分離体であるマスクを通して不純物イオンを基体表面に
直接に注入ｊるごとを特徴とするものである。

〔作用〕

基体とは分離体であるマスクを通して基体表面に直接に
イオン注入するため、ホトレジスト処理を含む工程は不
要であり、又その除去工程もな（なり、工程数をを幅に
低減するごとで前記目的を達成するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すものであって、半導体
基体表面への選択的不純物イオン注入プロセスのフロー
チャートである。第２図乃至第５図は第１図に対応する
工程断面図である。以下、各工程にそって詳述する。

（１）前工程。Ｓｉ半導体基体を用意する。この基体は
たとえばｐ−型Ｓｉウェハそのものであってもよく、そ
の場合、その上にエピタキシャルＳｉ層を成長させる前
に選択拡散によりｎ＋型埋込層を形成するだめのＳｂ（
アンチモン）イオン注入プロセスを対象とすることにな
る。

あるいは、ｐ−型Ｓｉウェハの上に既にエピタキシャル
ｎ”−８ｉ層を形成したものが基体であってもよい。こ
の場合、エピタキシャルＳｉ層の表面に選択拡散により
、バイポーラｎｐｎ）ランジスタのコレクタｎ＋拡散層
、ペースｐ＋拡散層乃至エミッタｎ＋拡散層の形成のた
めの不純物イオン注入プロセスが対象となる。

いずれの場合においても、第２図に示すようにＳｉ基体
１の表面にイオン打込みダメージ防止のためのう丁い表
面酸化膜（Ｓｉｎ２膜）２を生成しておくのが好ましい
。

（２）　　マスク合わせ。あらかじめ用意されたパター
ンマスク３をＳｉ基体の表面上に位置決めｊる。

第７図に示すようにこのパターンマスクは、たとえばう
ｊい（０，１ｍ＋＊）ステンレス・スチール板３にホト
レジスト技術やレザーエツチングにより所要のパターン
孔４をあけたもの、あるいは樹脂や石英ガラス板（０，
３〜０．５１１Ｉ鳳）にＣｒ（クロム）等の金属膜でパ
ターンを形成し、光透過部分に孔あけを施したものを使
用″ｆる。パターンマスクの周辺は同８図に示すように
補強用の金属ないし樹脂等の枠体５を一体的に設けであ
る。

マスク合わせは第６図に示されるようなイオン注入装置
内で行われる。

１はＳｉ基体（ウェハ）、７はウェハー支持台、３はマ
スク、８は元ファイバーを利用した位置検小器、９はＸ
Ｙ駆動部、１０はイオン源、１１はイオンビーム、１２
はレンズ、１３はコントロールボックス、１４は加速チ
ューブである。これらの大部分は真空容器１５内に設置
される。

この例ではマスクは基板に対し密着する状態で位置合わ
せされる（第３図）。しかし、投射型の場合には、マス
クは１０倍程度の拡散パターンであり、基板から離れた
位置で位置合わせされる。

（３）　　イオン打込み（注入）。イオン注入装置内で
、高エネルギーで加速された不純物（たとえばＳｂ。

Ｂ、Ａｓ）イオンがパターンマスクの孔を通してＳｉ基
板表面に直接に打込まれる（第４図）。

この例では、密着型であり、イオンビームは基板に対し
て等倍のイオンビームのパターンで打込まれる。投射型
の場合は、拡大されたマスクパターンから電界レンズに
よって縮小されたイオンビームのパターンで基板に対し
打込まれることになる。

（４）次工程。イオン注入装置からウェハを取り出し、
従来のようなホトレジスト除去等を行うことなく、注入
亭れた不純物イオンを格子点に置換するためのアニーニ
ング処理を行うことにより拡散層６を得る。

このように本発明においては、従来法で必要なレジスト
塗布、プレベーク、感光、現像、ボストベーク、乃至レ
ジスト除去等の諸工程を全て省略し、それにより工程数
が大幅に低減された。

バイポーラトランジスタ等の装置においては、アイソレ
ーションｐ＋層ｎ＋埋込層、コレクタ取出しｎ＋層（Ｃ
Ｎ）、ペース９層、エミッタｎ十層、など数回にわたる
選択拡散のためのイオン注入プロセスを必要とするから
、各イオン注入プロセスで工程数を簡単化することによ
る原価低減効果はきわめて多大である。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

本発明はイオン注入による不純物拡散工程を有する半導
体装置の全【に適用できるものである。

〔効　果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、イオン注入プロセスでの工程を大幅に低減で
き、それによる原価低減にきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すイオン注入プロセスの
フローチャート図である。 第２図乃至第５図は第１図に対応する工程断面図である
。 第６図は本発明の一実施例を示すイオン注入装置の概略
断面図である。 第７図は本発明において使用されるパターンマスクの平
面図、 第８図は同断面図である。 第９図はこれまでのイオン注入プロセスの例を示すフロ
ーチャートである。 １　、、、　　Ｑ　　　；　　’Ｍ道＆ｘｔＥ　　　　
　９　−−−ｆ？ｂｔｋＶｌｌ　　（Ｑ　　ｉ　　ｎ−
）３・・・パターンマスク、４・・・パターン孔、５・
・・枠体、６・・・拡散層。 ′°２＼ 代理人　弁理士　　小　川　勝　男 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　５　　図 に 第　　６ｍ 第　　７　　図　　　　　　第　　８　　間第　　９　
　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体主面への選択的不純物イオン注入にあた
   って、上記基体上に位置決めされ上記基体とは分離体で
   あるマスクを通して不純物イオンを上記基体主面に直接
   に注入することを特徴とする不純物イオン注入方法。 ２、上記マスクは基体上に密接して載置した状態でイオ
   ン注入する特許請求の範囲第１項に記載の不純物イオン
   注入方法。 ３、上記マスクは基体上から離隔した位置に支持されて
   イオン注入する特許請求の範囲第１項に記載の不純物イ
   オン注入方法。 ４、イオンビーム源と、ウェハ支持台及びマスク位置合
   せ機構とを少なくともそなえた不純物イオン注入装置。