JPS6290841A - イオン照射方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンウニ／’％等の加工品の帯電によ
る電位と昇を軽減できるイオン注入等のイオン照射方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のイオン照射方法の装置であってこの例
ではイオン注入装置の模式図であり、（１）は電気的に
他から分離された部分を持つ加工品であって、こ＼では
シリコンウェハ、（２）は複数のウェハ（１）を保持す
るターンテーブル、（３）はウニ／％　（１）、ターン
テーブル（２）を収容する真空槽、（４）はターンテー
ブル（２）を回転させるモータ、（５）は真空槽（３）
に取り付けらｎた正イオンビーム器、（６）は正イオン
ビーム器（５）よりウェハ（１１に注入さｎる正イオン
、（７）はウェハ（１）間のターンテーブル（２）の開
口（図に示さす）を通過したイオンビーム（６）の電流
から、ウェハ（１）に照射されるイオン（６）の量を推
定するだめの正イオン用ファラデーカップである。

従来のイオン注入装置は上記のように構成されターンテ
ープ／ｌ／　（２Ｊに載せられ回転している複数のシリ
コンウェハ（１）に正イオンビーム器（５）により例え
ばボロン等の数１０キロｔいし数百キロｅＶのエネルギ
を持った正のイオン（６）を注入する。ＭＯＳ形の半導
体集積回路のソース、ドレインをｌｅ成ｆる場合、注入
前のシリコンウェハ（１）の詳細は、第４図（ａ）に示
す如（ｎ形シリコン基板（１ａ）とその表面上のいす社
も酸化シリコンからなる厚さ約１μｍと約０．０５μｍ
のそれぞれフィールド酸化膜（ｌｂ）とゲート酸化膜（
ｌｃ）　、さらにこのゲート酸化膜（ＩＣ）上の厚さ約
０．６μｍの多結晶シリコンからなるゲート（１ｄ）で
構成さｎているから、これに注入が行われると、第４図
（ｂ）の如く材質によって異なるが、ボロンがそれぞれ
の表面から、０．２〜０．８μｍの深さまで打込まれ、
フィールド酸化膜（ｌｂ）、ゲ−）　（１ｄ）それぞれ
注入層（ｌｂｉ）、（ｌｄｉ）が生じ、これらの酸化膜
（ｌｂ）、　（ｘｄ）がないシリコン基板（ｌａ）表面
にのみ注入層（ｌｉ）が生′じる。この注入１ｍ（ｌａ
ｉ）がＰ形の拡散層となり、ｎ形基板（１）に対するソ
ースドレインを形成することになる。

尚、イオン（６）が一定範囲を走査されまた、ファラデ
ーカップ（７）により、そのイオン電流を観測し、負帰
還をかけられ、込）・つ、ターンテーブル（２）を回転
させることにより、ウェハ（１）上のと記のイオン注入
層内のボロン足が均一かつ所定の値になるようにな・つ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

と記のような従来の方法を応用したイオン注入装置では
、第４図（ｂ）の如くフィールド酸化膜（ｌｂ）。

ゲート（ｌｄ）、それぞれの注入層（ｌｂｉ）、　（ｌ
ｄｉ）それぞれのボロンイオンは前者が絶縁物中で移動
できず、後者がゲート（ｌｄ）内を自由に動ける違いが
あるが、いずれもその電荷を放電することができず、イ
オン注入＋Ｃより、前者は注入層（ｌｂｉ）の、後者は
ゲート（ｌｄ）の電位を上昇させる。この最大電位上昇
は電気的に分離さ口た部分（ｌｂｉ）、（ｌｄ）とター
ンテーブル（２）等で接地電位に落されているシリコン
基板（ｌａ）との間の静電容量と注入総電荷量の兼ね合
いを単位面積当りで考慮して求められるもので、計算に
よると数ＫＶ程度になり、この例ではフィールド酸化膜
（１ｂ）やゲート酸化膜（ＩＣ）が破壊する危険性があ
るなど、電気的に接地電位等から分離さｎた部分がイオ
ンを照射されることにより異常な電位と昇が生じると云
った問題点があったｓ（第４図（ｂ）中、（８）ハ帯１
１ｃｗｌ荷、（９）は帯電１荷（８）により誘起された
誘導電荷である。）この発明はと記の如き問題点を解決
するためになされたものでイオンを照射されても、電気
的に分離された部分の電位と昇を軽減できるイオン照射
方法を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明に係るイオン照射方法は同一の加工品に正負の
イオンを照射する方法である。

〔作　用〕

この発明においては、同一の加工品にＩｔｌｉ（射され
た正負のイオンが互に中和する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を応用した装置を示す模式
図であり、（５ａ）は負イオンビーム器、（６ａ）は負
イオンビーム（５ａ）により、シリコンウェハ（１）に
注入される負のイオン、（７ａ）は負のイオン（６ａ）
のイオン電流を測定する負イオン用ファラデーカップ、
その他の符号＋；ｔ　ＦＪ　ａａ従来のものと同一また
は相当部分である。

この実施例を応用した装置は上記のように構成したので
、図の左半分は従来のものとまったく同様に動作し右半
分についても負イオンに代った点を除いてそれぞ口対応
する部分１ユ左半分と同様に動作する。真空中で、正負
どちらのイオンも生ずる元素としては、酸素やハロゲン
元素等が知られているが最近ボロンが正イオンは勿論負
イオンを僅かではあるが生じることがわが・って来た。

上記の装置でウェハ（１）に、ボロンイオンを正イオン
（６ａ）、負イオン（６ｂ）互に等量でそれぞｎ総必要
足の半分をターンテーブル（２）を回転することにより
交互に注入する。

従来例と同様にシリコンウェハ（１）の詳細図を示す第
２図の如くソースドレインとなる注入層（ｌａｉ）を碍
ることができる。

前記の問題点は注入中、一時的に正よたは負に注入層（
ｌｂｉ）やゲート（ｌｄ）が帯電するが、従来の例と比
べると僅かであると、ターンテーブル（２）が半回転す
る度に、反対の電荷で中和され最終的に正負のイオン（
６）　、　（６ａ）の総電荷鳳の差だけ帯電するのみで
、特に等しい場合、第２図の如く電気的に分子、１され
た部分（ｌｂｉ）、（ｔｄ）の電荷纜を零とすることが
でき、解決できることは明白である。

なお、と記実施伝でＩＪ、正のボロンイオン、負のボロ
ンイオンを注入する場・合について述べたが、他の酸素
元素、ハロゲン元素、化合物について同様ｔこ行っても
よい。

また、上記実施例で１ユ、シリコンウェハ（１１に正の
イオン（６）と負のイオン（６ａ）を別の位置で交互に
注入する場合について述べたが、イオンビームＷ　（５
）。

（５ａ）を接近させて、シリコンウェハ（１）に同時に
正負のイオン（６）　、　（６ａ）を注入するようにし
てもよい。

この場合、翫に中和が行えるので一時的な電位上昇をよ
り低くでき、互に等イオン電流の特別な場合には常に１
位上昇を零にできる特別な効果かある、。

また、上記実施例では、同一真空槽内で正負のイオン（
６１、（６ａ）を交互に注入する場合について述べたが
、異なる真空槽に正負イオンビームＷｔ５）。

（５ａ）を別々に設けて交互にイオン注入するようにし
てもよい。

また、と紀実施例では、正負のイオンをそｆｌぞれ別々
のイオンビームＷ　（５）　、（５ａ）で注入する場合
について述べたが同一のイオンビーム器でその加速側！
１ｍ位を変えて正負のイオンを注入できるようにしても
よい。

また、上記実施例では、イオン注入する場合について述
べたが、シリコンウェハ（１１のゲート（１ｄ）等や露
光用ンスクのパターン金属膜の微細加工のためのイオン
エツチングにあるいは、シリコンウェハ（１）や露光用
マスクの表面形状観察のためのイオンフィクロアナライ
ザ等に適用してもよい。この場合、シリコンウェハ（１
）や露光用マスクの電位上昇を軽減できる点は、実施例
と同様であるが、この電位上昇によってもたらされる最
終的な効果は帯電電荷が後続のイオンビームに影響する
のを軽減し、加工精度や解像度を向とさせる。

また、上記実施例で１ま、同一の元素や同一の化合物分
子、ｔと同一の粒子をイオン化した正負のイオンを用い
る場合に・ついて述べたが、異種の粒子をイオン化した
正負のイオンを用いるよう（こしてもよい。この場合に
は、正負のイオンのうち一方のみが有効で他方は、中和
するのみに必要とされる場合には、この一方のイオンの
総電荷風は実施例のように引き下げることが出来なくす
る。

〔発明の効果〕

この発明は以と説明したとおり、同一の加工品に照射さ
ｎた正負のイオンが互に中和するので、この加工品の帯
電電荷廠を軽減してこの加工品の電位と昇を綴和する効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を応用した装置を示す模式
図、第２−はこの発明の一実施例を適用したシリコンウ
ェハの典型的構造を示す断面図、泥８〆ｉは従来のイオ
ン注入装置を示す模式図、第４図＜ａ＞　、　（ｂ）は
、いずれも従来の方法を説明するための断面図である。 図において、（１）は加工Ｍ１、（６）は正イオン、（
６ａ）は負イオン、（ｌｌ）ｉ）、（ｌｄ）はいずれも
眠気的に分離さオｔた部分である。 ・Ｔお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一の加工品に正負のイオンを照射するイオン照
   射方法。
2. （２）正負のイオンが、同一の粒子をイオン化したもの
   である特許請求の範囲第１項記載のイオン照射方法。
3. （３）正負のイオンが互に異種粒子をイオン化したもの
   である特許請求の範囲第１項記載のイオン照射方法。
4. （４）正負のイオンを交互に照射する特許請求の範囲第
   ２項または第３項に記載のイオン照射方法。
5. （５）正負のイオンを同時に照射する特許請求の範囲第
   ２項または第３項に記載のイオン照射方法。
6. （６）電気的に分離された部分を持つシリコンウェハの
   表面に正負の不純物元素のイオンを注入する特許請求の
   範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のイオン照射
   方法。