KR19980053433A - 반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 붕소 이온의 소오스로서 다이보렌을 사용하여 이를 일차적으로 화학적 이온화시킨 후 아크 챔버내에 유입시켜 플라즈마 분위기에서 다시 분해시키는 공정을 도입함으로써 붕소 1가 이온 및 붕소 다중 하전 이온의 생성 효율을 증가시키고 소오스의 수명을 증가시킬 수 있는 반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법이 제시된다.

Description

반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정중 붕소 이온을 주입하는 공정의 이온 소오스로서 다이보렌을 사용하여 열처리에 의한 화학적 분해를 도입함으로써 이온화율을 증가시키는 반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 필수적인 기술인 이온 주입법에서 이온 소오스의 수명 향상 및 공정의 안정성과 다중 하전 이온이나 저에너지 이온 주입 등의 공정을 적용하기 위해서는 소오스 이온의 이온화율 증가는 불가피하다. 특히 붕소 이온을 주입하는 공정에서 낮은 이온화율은 소오스의 짧은 수명 및 공정 적용에 제한의 원인이 된다.

일반적으로 붕소 이온의 주입 공정은 이온 소오스로서 보론트리플루오라이드(Boron Trifluoride: BF₃)를 아크 챔버내의 플라즈마 분위기에서 충돌시켜 붕소 이온을 생성한다. 이 경우에 BF₃에서 붕소 1가 이온을 생성하기 위해서는 전자와의 많은 충돌이 필요하므로 이온화율은 크게 떨어진다. 특히 다중 하전의 붕소 이온은 더욱 낮을 수 밖에 없다. 또 일정한 가스량에서 불소(F)에 비해 붕소(B)의 분율이 낮기 때문에 실제적으로 유입되는 붕소의 양은 적을 수밖에 없다. 이렇게 낮은 이온화율에서는 낮은 빔커런트 때문에 붕소 이온의 저에너지 이온 주입 공정이나 다중 하전 붕소 이온을 이용한 공정에는 적용할 수 없으며, 혹시 적용할 경우에도 실제 생산에서 많은 시간을 필요로 한다. 또한, 낮은 이온화율을 이온 소오스의 수명을 단축시키는 직접적인 원인이 되기도 한다.

따라서, 본 발명은 붕소 이온 주입 공정에서 BF₃를 소오스로서 사용할 경우에 나타나는 낮은 이온화율을 다이보렌(B₂H₆)을 소오스로 사용하며 열처리에 의한 화학적 이온화를 실시하여 이온화율을 높임으로써 새로운 공정 도입의 제한성을 줄이고, 소오스의 수명을 증가시킬 수 있는 이온 주입 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가스 박스에 있는 다이보렌을 중간 챔버로 유출시키는 단계와, 상기 다이보렌이 유입된 중간 챔버에서 붕소와 수소와 화학적 이온화시키는 단계와, 상기 화학적 이온화 과정을 거친 가스를 아크 챔버 내로 유입시켜 플라즈마 분위기에서 전자와의 충돌에 의한 이온화 과정을 거쳐 이온 빔을 생성하는 단계와; 상기 생성된 이온 빔으로 이온 주입 공정을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

첨부 도면은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위해 도시한 이온 주입 장비의 구조도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 가스 박스2: 이온 소오스(다이보렌)

3: 가스 공급 라인4: 중간 챔버

5: 온도 조절 장치6: 가열기

7: 아크 챔버8: 필라멘트

9: 아크 전극10: 이온 빔 추출 홀

본 발명에서 사용되는 다이보렌(B₂H₆)은 일정한 가스량일 대 BF₃에 비하여 붕소의 분율이 높고, 적열 영역에서 붕소와 수소로 화학적 분해가 이루어진다. 따라서,이온 소오스로부터 아크 챔버로의 가스 유입 중간에 열을 가할 수 있는 새로운 챔버를 추가하고 이 영역에서 적열을 가하여 붕소와 수소로의 이온화 과정을 거친 가스를 아크 챔버에 유입시켜 사용한다. 이렇게 일차적으로 화학 분해된 가스를 아크 챔버에 유입시켜 플라즈마 분위기에서 전지와의 충돌에 의하여 다시 이온화 과정을 진행함으로써 보다 높은 효율을 붕소 1가 이온 및 다중 하전의 붕소를 생성할 수 있다. 또 증가된 이온화율은 이온 소오스의 수명을 향상 시키며, 아크 챔버내에서 이온화 과정과 동시에 발생하는 이온들의 표면 증착 효과를 감소시킬 수 있다.

첨부 도면을 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위해 도시한 이온 주입 장비의 구조도로서, 이를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

가스 박스(1)내에 있는 이온 소오스인 다이보렌(2)를 가스 공급 라인(3)을 통해 중간 챔버(4)로 유출시킨다. 다이보렌(2)이 유입된 중간 챔버(4)에 가열기(6)를 통해 적절한 열을 가함으로써 붕소와 수소로 화학적 이온화시킨다. 그리고 화학적 이온화 과정을 거친 가스 아크 챔버(7) 내로 다시 유입시켜 플라즈마 분위기에서 전자와의 충돌에 의한 두 번째 이온화 과정을 거쳐 이온 빔을 생성한다. 생성된 이온 빔을 이온 빔 추출 홀(10)을 통해 이온 주입 공정을 실시한다. 이러한 2번의 이온화 과정을 거침으로써 붕소 이온 생성율을 크게 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 붕소 이온 주입의 이온 소오스로 현재 사용하는 BF₃대신에 열처리에 의하여 이온화가 가능한 다이보렌(B₂H₆)을 사용하여 이온화시킨 가스를 종래의 방법대로 아크 챔버내에 유입시켜 플라즈마 분위기에서 다시 이온화시키는 공정을 통하여 이온화율을 증가시킬 수 있다. 이온화 및 빔 발생이 진행되는 아크 챔버의 진공도를 유지하기 위하여 조절되는 일정한 가스 유입량으로 붕소 이온 주입에서 붕소의 저에너지 주입 공정 및 다중 하전을 이용한 공정의 도입이 가능하다. 또한 이온화율의 증가에 의해 소오스의 수명 향상이 가능하며, BF₃를 사용할 경우 보다 아크 챔버의 내부 표면에 증착되는 이온들의 양을 감소할 수 있어 아크 챔버의 유지 및 보수 기간을 연장시킴으로써 이온 주입기 자체의 효율을 높일 수 있는 훌륭한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 가스 박스에 있는 다이보렌을 중간 챔버로 유출시키는 단계와,

   상기 다이보렌이 유입된 중간 챔버에서 붕소와 수소와 화학적 이온화시키는 단계와,

   상기 화학적 이온화 과정을 거친 가스를 아크 챔버 내로 유입시켜 플라즈마 분위기에서 전자와의 충돌에 의한 이온화 과정을 거쳐 이온 빔을 생성하는 단계와,

   상기 생성된 이온 빔으로 이온 주입 공정을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이보렌은 열처리를 통하여 화학적 이온화시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 공정에서의 이온 주입 방법.