JPS63185021A - 半導体装置の製造方法 - 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１止９」■■ＩＬ この発明は半導体ウェーハにイオン注入法により不純物
のイオンを注入して所望の不純物領域を形成する半導体
装置の製造方法に関するものである。

従ｍ支肛 半導体装置の製造工程において、半導体ウェーハ（以下
単にウェーハと称す）に所望の不純物領域を形成する方
法としてガス拡散法やイオン注入法等の各種方法がある
。

イオン注入法は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａ
ｓ）等の不純物原子をイオンにして、これに高いエネル
ギーを与えて半導体ウェーハに注入して不純物領域を形
成するものである。

即ち、イオン源で注入するための不純物イオンを作り、
質量分析器にて特定のイオンを取出し、加速器にてイオ
ンに高電圧を印加して加速させ、イオンビームを作る。

そして、中電流型では、Ｘ方向偏向電極及びＹ方向偏向
電極を有する走査部にて前記イオンビームをＸ方向並び
にＹ方向に偏向させ、また、高電流型では、ウェーハを
公転かつ上下動させて、イオンビームをウェーハの表面
に走査させ、ウェーハに前記不純物イオンの注入を行う
ものである。そして前記の如くウェーハに注入されたイ
オンは、ウェーハの格子原子と衝突してエネルギーを失
いながらジグザグの通路を通り、ついにはエネルギ−を
失ってウェーハ内に停止し、所望の不純物領域を形成す
る。

上記イオン注入法は、注入するイオンの濃度と深さを簡
単に制御できるため、半導体装置の製造に広く用いられ
るようになってきた。

主班が４解、犬旦↓立１１ｉ皿皿点 イオン注入法によりウェーハ内に注入された不純物の分
布は、Ｌ　Ｓ　Ｓ　（Ｌｉｎｄｈａｒｄ、５ｃｈａｒｆ
ｆａｎｄ　５ｃｈｉｏｔｔ　）理論によれば、第３図に
実線で示す様に、ガウス分布に近似し、不純物領域の管
理が容易である。しかし、実際にはウェーハは原子配列
に規則性があり、ウェーハに照射される・イオンビーム
の方向、即ち、イオンの入射角がウェーハの結晶軸と一
致すると、イオンは原子の整列方向に侵入し、格子原子
からの反発を受ける機会が少なくなり、第３図実線の分
布より内部に深く入り込むいわゆるチャネリングを生じ
、第３図に鎖線で示す様な分布となり、不純物領域形成
の再現性が不安定となっていた。

そこで、従来はウェーハの結晶軸とイオンの入射角とが
一致しないように、第４図に示す様に、ウェーハ（１）
をテーバを有する台（２）にセットしてウェーハ（１）
を垂直面から７〜８°傾け、これにイオンビーム（３）
を水平に照射させるようにしている。

しかしウェーハ（１）はインゴットから切出す際、（１
１１）面や（１００）面で切出さずに（１１１）面や（
１００）面から２〜４゛傾けて切出している。従ってウ
ェーハ（１）を台（２）に取付けるときに、第５図に示
す様に、ウェーハ（１）を位置決めせずに取付けると、
各ウェーハ（１）’　（１）−・のイオン注入面に対す
るイオンビーム（３）の角度が一定とならず、チャネリ
ングをウェーハ全面社亘って効果的に防ぐことができな
かった。またウェーハ（１）を一定状態に位置決めした
としても、ウェーハ（１）内で格子原子に当って原子の
整列方向へはね返ったイオンはそのまま内部へ深く入り
込むことになり、チャネリングを生じる。しかもイオン
注入時、中電流型では、イオンビーム（３）を偏向させ
てウェーハ（１）の全面に走査させており、ウェーハ（
１）の中心部と周辺部とでウェーハ（１）の注入面とイ
オンビーム（３）との角度が異なり、このこともチャネ
リングを防ぐための障害となっていた。

また、イオン注入時のチャネリングを防ぐ方法として、
第６図に示す様に、ウェーハ（１）のイオン注入面に５
１０２Ｍ’Ａのようなアモルファス膜（４）を形成し、
当該アモルファス膜（４）の上からイオンビーム（３）
を照射させてイオンをウェーハ（１）内へ注入する方法
がある。

しかし、この方法であれば工程数が増大すると共にアモ
ルファス膜（４）の形成に時間を要し、生産性が低いと
いった問題があった。

口　占　７°　るための この発明はウェーハの表面に、予めイオンを注入してウ
ェーハの表面を非晶化させ、この後ウェーハの表面に所
定の不純物のイオンを注入し、イオン注入後熱処理して
ウェーハの非晶質層を再結晶させると共に、非晶化させ
るイオンを除外してウェーハに所望の不純物領域を形成
するようにしたものである。

庄ル この発明はウェーハのイオン注入面をある一定の深さま
で非晶質化させて原子の配列を乱しておき、注入される
イオンがどの方向から入っても原子間を抵抗なく通り抜
けられないようにしてチャネリングを防ぎ、イオン分布
を一定になし、イオン注入後ウェーハを熱処理して非晶
質層を再結晶させて正常になすものである。

災胤皿 この発明は、第１図に示す様に、先ず不純物イオンを注
入するウェーハ（１０）のイオン注入面の全面に、ウェ
ーハの結晶を非晶化させるイオン、例えばプロトンのイ
オンをイオン注入機（図示せず）にて一定深さく約１μ
ｍ）まで注入し、当該注入部分の結晶を非晶化させて原
子の配列がランダムに乱れた非晶質層（１１）を形成す
る。次にウェーハ（１０）の非晶質層（１１）へ所定の
不純物イオンをイオン注入機（図示せず）にて注入し、
イオン注入後ウェーハ（１０）を熱処理して、ウェーハ
内のプロトンを除去すると共に非晶質層（１１）を再結
晶させて回復させるものである。

上記の如きイオン注入を行うと、不純物イオンの注入時
、ウェーハ（１０）の注入面は非晶質化されて原子の配
列がランダムに乱れているため、不純物イオンはどの角
度から入っても原子間を反発を受けることなく通り抜け
ることができず、第２図に示す様に、ウェーハ（１０）
の全面に亘ってチャネリングを生じず、非晶Ｒ層（１１
）内で、均一な分布となる。従って不純物領域の管理を
簡単に行える。

また不純物−イオンの注入後、熱処理を施すことにより
、プロトンのイオンを除去し、且つウェーハ（１０）の
非晶質層（１１）を再結晶させて回１すさせ、不純物イ
オンを活性化させることができる。この熱処理は本発明
において特別に行う処理ではなく、従来のイオン注入に
おけろつ工−ハの結晶の回復と、活性化のために行われ
ている熱処理と同様のものである。

尚、ウェーハ（１０）の結晶を非晶化させるものとして
プロトンを用いたが、これに限られるものではなく、同
様の作用を行うものであればよい。但し、当該イオンは
熱処理により除去できるか、或いはウェーハ（１０）中
に残留しても特性に影響を及ぼさないものを使用する。

またウェーハ（１０）の非晶質層（１１）を形成するイ
オンの注入は、従来の同様のイオン注入機を用いて注入
させることができる。

発ユ少盈来 この発明によれば、ウェーハヘ不純物のイオンをチャネ
リングを生じさせることなく、均一に注入させることが
できる。また工数が一工程増加するが、ウェーハの結晶
を非晶化させるイオンの注入は短時間で行えるので、生
産性が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法を説明するための図面、
第２図は本発明により注入されたイオンの分布を示すウ
ェーハの一部拡大図である。 第３図は従来の方法により注入されたイオンの分布を示
すウェーハの一部拡大図、第４図及び第５図は従来のイ
オン注入方法を説明するための正面図及び平面図、第６
図は他の従来のイオン注入法を説明するための図面であ
る。 （１０）・・−半導体ウェーハ、（１１）　−非晶質層
。 特　許　出　願　人　　関西日本電気株式会社代　　　
　理　　　　人　　　江　　　原　　　省　　吾第１図
　　　　　　第２図 第３図　　　　　　第４図 第５図　　　　　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェーハの表面に、予めイオンを注入して
   半導体ウェーハの表面を非晶化させ、この後半導体ウェ
   ーハの表面に所定の不純物のイオンを注入し、イオン注
   入後熱処理して半導体ウェーハの非晶質層を再結晶させ
   ると共に、非晶化させるイオンを除外して半導体ウェー
   ハに所望の不純物領域を形成するようにしたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。