JPS62285355A

JPS62285355A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPS62285355A
Application number: JP12860286A
Authority: JP
Inventors: Masao Nagatomo; 長友　正男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1987-12-11

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】３、発明の詳細な説明［産業上の利用分野］この発明は、イオン注入装置に関し、特に、ウェハに形
成された溝構造の底面のみならず側面にも不純物を注入
することができるイオン注入装置に関する。

［従来の技術〕従来、溝構造を有するウェハにおいて、溝の側面および
底面への不純物の注入は、固相拡散法または気相拡散法
によって行なわれていた。

従来の固相拡散法によれば、たとえばウェハの側面部に
Ｐ＋層を形成する場合には、溝内部にＢ３　Ｑ　（３ｏ
ｒｏ　−３１１１ｃａｔｅ　Ｑ　１ａｓｓ）を堆積させ
た後、熱処理によってＢＳＧ中のホウ素（Ｂ）を溝側面
に拡散させている。また、溝側面部にＮ＋層を形成する
場合には、Ｐ　Ｓ　Ｇ　（Ｐ　ｈｏｓｐｈｏ　−Ｓ　ｌ
１ｌｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）またはＡ　３３　Ｇ（Ａ　
ｒｓｅｎｌｃ　−５Ｉｌｌｃａｔｅ　Ｑ　１ａｓｓ）を
堆積させた後、熱処理によってＰＳＧ中のリン（Ｐ）ま
たはＡｓ　ＳＧ中の砒素（ＡＳ）を溝側面に拡散させて
いる。

また、従来の気相拡散法によれば、拡散炉においてガス
を分解し、発生した８などをウェハの溝側面に導入し拡
散させている。

一方で、ウェハの溝の有無に関係なく、不純物のドーピ
ング法として現在量もよく利用されているのは、いわゆ
るイオン注入法である。このイオン注入法は、拡散深さ
、不純物濃度を再現性よく容易に副部可能であることが
大きな特色となっている。

第５図は、従来のイオン注入装置の構成を示す概略図で
ある。

まず、第５図を参照して従来のイオン注入装置の構成お
よび動作について説明する。

第５図において、イオン発生部１で発生したイオンは、
イオン加速部２を介して加速された優、Ｎｌｌｔｌ石か
らなる質量分析器３に与えられる。この質量分析器３に
おいて目的のイオンのみが分離され、Ｘ−Ｙ走査をする
Ｘスキャ４允生部４およびＹスキャ５允生部５を介して
イオンビーム〈図中矢印）としてイオン打込室６に与え
られる。イオン打込室６に与えられたイオンビームは、
ビームシャッタ７を介して、イオン打込室６内に固定さ
れたウェハ８の表面に導入される。従来のイオン注入装
置は上述のように構成されているが、ウェハ８は、チャ
ネリング等を考慮してイオンビームの軸に対してほぼ９
００の角度に固定されており、傾斜させるにしても、イ
オンビーム軸に対してせいぜい８３°〜８０″の角度ま
でが限度であった。

また、従来イオン打込室６内にはウェハ８を回転させる
灘構などは設置されておらず、ウェハ８はイオン打込室
６内で静止したままである。

［発明が解決しようとする問題点］前述のように、従来溝を有するウェハの溝側面への不純
物注入は、固相拡散法または気相拡散法によって行なわ
れていたが、固相拡散法によれば、ＢＳＧなどを溝内部
に堆積させるときに溝の形状によって堆積の状態が異な
り、そのため溝側面部の全面にわたって均一な拡散深さ
と不純物濃度とを有する不純物層の形成が困難であると
いう問題点があり、また、気相拡散法によれば、ガスの
層流の状態の変化などのために、不純物濃度および拡散
深さの再現性に難点がある。

ここで、拡散深さ、不純物濃度を再現性良く容易に制御
しつつ溝側面に不純物を注入するためには、前述のイオ
ン注入装置を利用できることが望ましいが、前述のよう
に従来のイオン注入装置では、ウェハはイオンビーム軸
に対してほとんど９０６の角度に固定されてしまってい
るため、溝の底面にはイオンビームが十分に入射するも
ののウェハの表面に対して垂直な溝側面にはイオンビー
ムは入射せず、溝側面にイオンを十分に注入することは
困難であるため、溝付ウェハへのイオン注入に応用する
ことは困難であった。

この発明は、上述のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ウェハに形成された溝の底部のみならず側
面にもイオン注入を行なうことができ、したがって拡散
深さおよび不純物濃度を容易に制御しつつ溝側面に不純
物層を形成することができ、ざらにウェハの溝構造が特
定形状のパターンを有する場合にも同様に溝側面にイオ
ン注入を行なうことができるイオン注入装置を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段１この発明に係るイオン注入ｇｉｅは、イオン打込室内に
おいて、溝構造を有するウェハをイオンビームの軸方向
に対して３０°〜９０’の範囲内の任意の角度に傾けて
固定し、その上に所定のイオンのイオンビームを供給し
、溝側面へのイオン注入を実行するように構成したもの
である。

［作用］この発明におけるイオン注入袋Ｕは、イオンビ−ムの軸
方向に対して３ｏ″〜９０’の範囲内の角度でウェハを
傾けて固定することにより、ウェハの主面に形成された
溝の側面部にもイオンビームが入射するので、イオン注
入法を用いてウェハの側面部に不純物層が形成される。

［発明の実厘例コ第１図および第２図は、この発明の原理を模式的に説明
するための断面図である。

まず、第１図および第２図を参照してこの発明の原理に
ついて説明する。第１図において、イオン打込室９は、
第５図の従来のイオン注入装置のイオン打込室６に対応
する部分であり、第５図のイオン発生部１、イオン加速
部２、質量分析器３、Ｘスキャ４允生部４、Ｙスキャ５
允生部５およびビームシャッタ７は、第１図以下の本発
明においても全（同じものを用いるため、第１図以下に
おいてはこれらの部分は図示せずその説明も省略する。

第１図において、ウェハ１ｏは、その主面に形成された
溝１１を有しており、ウェハ支持部１２に装着されてい
る。ざらにウェハ１０およびその支持部１２は、イオン
打込室９に入射されるイオンビーム１３の軸方向に対し
てθ〈θは３０゜〜９０°）の角度に傾Ｆｌｔノで固定
される。このため、ウェハ１０の主表面および溝１１の
底面のみならず、溝１１の側面部にもイオンビーム１３
が直接導入され、イオン注入が実行される。

第２図は、第１図の溝１１の周辺部を拡大して示す断面
図である。イオンビーム１３の注入角度は、溝１１の７
スペクト比に応じて３０”〜９００の範囲内で任意に設
定することができ、たとえば溝１１が深い場合には、θ
、の角度に設定すれば溝１１の側面全面にわたって不純
物拡散＠１４を形成することができ、溝１１が比較的浅
い場合や溝側面の上部にのみ不純物拡散層ット成する場
合には、θ２の角度に設定すれば溝１１の側面に不純物
拡散層１５を形成することができる。

次に、第３図は、ウェハ上の溝が特定形状のパターンを
有する場合の本発明の原理を示す図である。第３図（ａ
　）および（ｂ）は共にウェハ１０の平面図であり、Ａ
部〜Ｈ部を含むようなパターンの溝がウェハ上に刻まれ
ており、中央の点１６はイオンビームの中心軸を示して
いる。このウェハ１０は、その下部のウェハ支持部゛１
２（図示せず）とともに、軸１６を中心としてパルス駆
動のステッピングモータ（図示せず）によってディジタ
ル的に回転させられるものとする。

まず、第３図（ａ　）に示した状態において、１回目の
イオン注入を行なう。すると、たとえば溝１１のうちの
ＡＩ！ｌおよびＥ部の上側の側面にイオンが注入される
。次に、ウェハ１０をθＷ　（この場合は４５３）だけ
回転させて静止し、第３図（１１）の状態で２回目のイ
オン注入を行なう。すると、たとえば！１１１１のうち
８部およびＥ部の上側の側面にイオンが注入される。そ
して、ウェハ１０をさらにθ、だけ回転させて次のイオ
ン注入を行なう。このようなイオン注入を合計８回行な
うと、溝１１のすべての側面の均一なイオン注入が完了
する。

なお、このようにしてイオン注入を行なった場合、溝の
各部Ａ−Ｈは２回ずつイオン注入を受けるので、溝１１
の底部には、側面へのドーズｌに比べて２倍のドーズ量
が注入されることになるが、これが不都合となる場合に
は、溝１１の底部に予め酸化膜等の膜を形成しておいて
、溝底部へのイオン注入を阻止すればよい。

次に、第４Ａ図は、上述の原理を具体化したこの発明の
一実施例であるイオン注入装冨を示す断面図であり、第
４Ｂ図は、第４Ａ図のＸ−Ｘｌ、：沿った断面方向から
見た図である。

まず、第４Ａ図および第４Ｂ図を参照してこの発明の一
実施例の構成について説明する。

イオン打込室１７において、ウェハ１８は、ウェハ支持
部１９によって支持されており、ウェハ支持部１９は、
電１１ｉ２０に接続されたステッピングモータ２１によ
って第４八図中の矢印方向にディジタル的に回転させら
れる。ざらに、ウェハ支持部１９は、電８２２に接続さ
れたステッピングモータ２３によって、イオンビーム軸
に対して３ｏ６〜９０°の範囲内の任意の角度まで第４
Ｂ図中の矢印方向に傾斜させられた後、固定される。

次に、第４Ａ図および第４Ｂ図に示したこの発明の一実
施例の動作について説明する。

まず、ステッピングモータ２３の回転によって。

ウェハ支持部１９およびその上のウェハ１８は、イオン
ビームの軸に対して３０’〜９０’の範囲内の任意の角
度に傾けられ、その後固定される。

これにより、第１図を参照して既に説明したようにウェ
ハ１８の主表面および溝の底面のみならず、溝の動面部
にもイオンビームが直接導入され溝側面へのイオン注入
が実行される。

次に、ステッピングモータ２１の所定の角度の回転およ
び静止の反復により、第３図（ａ　）および（ｂ　）を
参照して説明したように、特定形状のパターンを有する
溝のすべての側面に順次均一なイオン注入が実行される
。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、溝構造を有するウェ
ハをイオンビーム輸に対して傾斜させてイオン注入を行
なうように構成したので、ウェハの平面部における場合
と同様の再現性および制御の容易性を保持しつつ、イオ
ン注入法を用いて溝側面に不純物層を形成することが可
能となり、特に他の方向よりも浅い接合の形成が可能と
なる。

また、ＡＳの注入については、従来の固相拡散法や気相
拡散法に比較しても安全かつ簡単に行なうことができ、
また、特定形状のパターンを有する溝の場合であっても
、何ら制約なく均一なイオン注入を実行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の原理を模式的に説明
するための断面図である。第３図は、ウェハ上の溝が特定形状のパターンを有する
場合の本発明の原理を示す平面図である。第４Ａ図および第４Ｂ図は、この発明の一実施例である
イオン注入装茸を示す断面図である。第５図は、従来のイオン注入′ＩＡＩの構成を示す概略
図である。図において、１はイオン発生部、２はイオン加速部、３
は質量分析器、４はＸスキャン発生部、５はＹスキャン
発生部、６．９．１７はイオン打込空、７はビームシャ
ッタ、８．１０．１８はウェハ、１１は溝、１２．１９
はウェハ支持部、１３はイオンビーム、１４．１５は不
純￥ｅｔ層、１６はイオンご−ム中心軸、２０．２２は
ｆＲ源、２１゜２３はステッピングモータを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溝構造を有するウェハの少なくとも溝側面部にイ
オンを注入するイオン注入装置であつて、前記ウェハをその中に固定するイオン打込室と、前記イ
オン打込室内の前記ウェハに所定のイオンのイオンビー
ムを供給するためのイオンビーム供給手段と、前記イオン打込室内に設けられ、前記ウェハを前記イオ
ンビームの軸方向に対して３０°〜９０°の範囲内の任
意の角度に傾けて固定するウェハ支持手段とを備えた、
イオン注入装置。
（２）前記ウェハ支持手段は、前記ウェハを前記任意の角度に傾けたまま回転させるウ
ェハ回転手段をさらに含む、特許請求の範囲第１項記載
のイオン注入装置。
（３）前記ウェハ回転手段は、前記ウェハを連続的に回
転させる、特許請求の範囲第２項記載のイオン注入装置
。
（４）前記ウェハ回転手段は、前記ウェハを任意の角度
だけ回転させた後静止させる動作を反復するディジタル
回転手段を含む、特許請求の範囲第２項記載のイオン注
入装置。
（５）前記ウェハ回転手段は、パルス駆動のステッピン
グモータである、特許請求の範囲第２項記載のイオン注
入装置。