JPH02291122A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH02291122A JPH02291122A JP11166789A JP11166789A JPH02291122A JP H02291122 A JPH02291122 A JP H02291122A JP 11166789 A JP11166789 A JP 11166789A JP 11166789 A JP11166789 A JP 11166789A JP H02291122 A JPH02291122 A JP H02291122A
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- Japan
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- pattern mask
- ions
- mask
- substrate
- organic polymer
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に係り，特に不純物イオンの注入
方法に関し パターンマスクを薄く形成して，不純物イオン注入時の
斜め照射の影を小さ《することを目的とし 半導体基板上に有機高分子膜のパターンマスクを形成す
る工程と，全面に水素イオン或いはヘリウムイオンを照
射して，該パターンマスクの層厚を減じて薄層パターン
マスクに変換する工程と，該薄層パターンマスクをマス
クにして全面に不純物イオンを斜め照射して，該半導体
基板にイオン注入する工程とを含む半導体装置の製造方
法により構成する。
方法に関し パターンマスクを薄く形成して，不純物イオン注入時の
斜め照射の影を小さ《することを目的とし 半導体基板上に有機高分子膜のパターンマスクを形成す
る工程と，全面に水素イオン或いはヘリウムイオンを照
射して，該パターンマスクの層厚を減じて薄層パターン
マスクに変換する工程と，該薄層パターンマスクをマス
クにして全面に不純物イオンを斜め照射して，該半導体
基板にイオン注入する工程とを含む半導体装置の製造方
法により構成する。
本発明は半導体装置の製造方法に係り，特に不純物イオ
ンの注入方法に関する。
ンの注入方法に関する。
近年，半導体素子の性能．集積度の向上のため熱拡散に
よらない基板深部への不純物導入技術が要求されている
。この要求を満たすものとして，従来の２００ｋｅＶ程
度に限られていたイオン加速エネルギーをＭｅＶクラス
まで拡げたイオン注入方法が冫主目されている。
よらない基板深部への不純物導入技術が要求されている
。この要求を満たすものとして，従来の２００ｋｅＶ程
度に限られていたイオン加速エネルギーをＭｅＶクラス
まで拡げたイオン注入方法が冫主目されている。
この技術を適用する場合の問題の一つとしてマスク材料
の問題が上げられる。
の問題が上げられる。
従来， ２００ｋｅν程度以下の注入では，１μｍ程度
の膜厚のレジストが手軽なマスク材料として用いられて
きた。ところが． ＭｅＶクラスのエネルギでは，通
常使われる硼素イオン（Ｂ”），燐イオン（Ｐ・）．砒
素イオン（Ａｓ“）共にこの膜厚では突き抜けてしまい
，マスクとしての役目を果たさない。
の膜厚のレジストが手軽なマスク材料として用いられて
きた。ところが． ＭｅＶクラスのエネルギでは，通
常使われる硼素イオン（Ｂ”），燐イオン（Ｐ・）．砒
素イオン（Ａｓ“）共にこの膜厚では突き抜けてしまい
，マスクとしての役目を果たさない。
それ故，マスク材料に対して何らかの対策が必要である
。
。
従来，この問題を解決するだめの方法として大きく二つ
の方法が考えられている。
の方法が考えられている。
その一つは，タングステン（Ｗ）等注入イオンに対する
ストツビングパヮーの大きな材料をマスク材料とする方
法であり．もう一つはレジスト膜厚を増す方法である。
ストツビングパヮーの大きな材料をマスク材料とする方
法であり．もう一つはレジスト膜厚を増す方法である。
これらのうち．Ｗ等のメタルをマスク材料として使用す
る方法は，マスク（Ｗ）と基板（Ｓｉ）間の熱膨張率の
違いにより，反りや剥がれが生して実用上の適用が難し
い。
る方法は，マスク（Ｗ）と基板（Ｓｉ）間の熱膨張率の
違いにより，反りや剥がれが生して実用上の適用が難し
い。
一方，レジスト膜厚を増す方法は，材料，工程共に取り
扱い易いというメリソ１・によって，実用上有望である
。ところが．ＩＭｅＶ程度以上のエネルギーでは Ｐ”
， Ａｓ”のような侵入深さの大きくないイオンにつ
いてすら，レジストの必要膜厚は２〜２．５ μｍを越
えてしまう。
扱い易いというメリソ１・によって，実用上有望である
。ところが．ＩＭｅＶ程度以上のエネルギーでは Ｐ”
， Ａｓ”のような侵入深さの大きくないイオンにつ
いてすら，レジストの必要膜厚は２〜２．５ μｍを越
えてしまう。
それ故，今度は１μｍ程度以下の微細なパターンについ
てはそのアスペクト比（膜厚／パターン寸法）が２以上
となってしまって，イオンを斜め注入する時，影の問題
が新たに発生ずる。
てはそのアスペクト比（膜厚／パターン寸法）が２以上
となってしまって，イオンを斜め注入する時，影の問題
が新たに発生ずる。
ちなみに イオンの斜め注入を必要とする理由について
少しく説明する。
少しく説明する。
もし ＭｅＶ級の高エネルギーイオンを注入する際垂直
注入を行うと，通常の注入領域の他にチャネリング（イ
オンが貫通する通路が形成されること）により深く注入
される領域を生しる。基板面は通常（１００）面のよう
な低指数面になっているので，基板面に対して垂直に貫
く原子列と原子列の間に原子の存在しない領域があり，
たまたまその領域に入射したイオンは基板を深く貫通ず
ることになる。それを防止するために．低エネルギー注
入の時に用いられるような非晶質膜を基板表面に形成し
てイオンを散乱させようとしても２殆どチャネリング防
止効果を持たない。そこで．イオンの入射方向を基板面
に対して垂直方向から傾けてやると 基板面のどの位置
においてもイオンの入射方向に連なる原子数が等しくな
る傾向が生してチャネリング防止効果が増してくる。し
かし＋ｌＪｉ ｋ３過ぎると今度はパターンマスクの影
のためにイオン注入位置が水平方向にずれるので，通常
は基板面の法線に対して５゜乃至１０゜程度の角度をつ
けた斜め注入が行われるのである。
注入を行うと，通常の注入領域の他にチャネリング（イ
オンが貫通する通路が形成されること）により深く注入
される領域を生しる。基板面は通常（１００）面のよう
な低指数面になっているので，基板面に対して垂直に貫
く原子列と原子列の間に原子の存在しない領域があり，
たまたまその領域に入射したイオンは基板を深く貫通ず
ることになる。それを防止するために．低エネルギー注
入の時に用いられるような非晶質膜を基板表面に形成し
てイオンを散乱させようとしても２殆どチャネリング防
止効果を持たない。そこで．イオンの入射方向を基板面
に対して垂直方向から傾けてやると 基板面のどの位置
においてもイオンの入射方向に連なる原子数が等しくな
る傾向が生してチャネリング防止効果が増してくる。し
かし＋ｌＪｉ ｋ３過ぎると今度はパターンマスクの影
のためにイオン注入位置が水平方向にずれるので，通常
は基板面の法線に対して５゜乃至１０゜程度の角度をつ
けた斜め注入が行われるのである。
本発明は，かかる従来技術の欠点に鑑ノ，レジス１・マ
スクの全体としてのマスク効果を大きく損なうことなく
その層厚を薄＜シて，微細パターン形成時のアスペクＩ
一比を小さ＜シ，斜め注入による影の影響を軽減するこ
とを目的とする。
スクの全体としてのマスク効果を大きく損なうことなく
その層厚を薄＜シて，微細パターン形成時のアスペクＩ
一比を小さ＜シ，斜め注入による影の影響を軽減するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
上記課題は，半導体基板１上に有機高分子膜のパターン
マスク２を形成する工程と．全面に水素イオン（Ｈ’）
或いはヘリウムイオン（ｌｉｅ’ ）を照射して，該パ
ターンマスク２の層厚を滅じて薄層パターンマスク３に
変換する工程と，該薄層パターンマスク３をマスクにし
て全面に不純物イオンを斜め照射して，該半導体基板１
にイオン注入する工程とを含む半導体装置の製造方法に
よって解決される。
マスク２を形成する工程と．全面に水素イオン（Ｈ’）
或いはヘリウムイオン（ｌｉｅ’ ）を照射して，該パ
ターンマスク２の層厚を滅じて薄層パターンマスク３に
変換する工程と，該薄層パターンマスク３をマスクにし
て全面に不純物イオンを斜め照射して，該半導体基板１
にイオン注入する工程とを含む半導体装置の製造方法に
よって解決される。
（作用〕
有機高分子膜のパターンマスク２に水素イオン或いはヘ
リウムイオンを照射すると，有機高分子膜の分子中の水
素原子のような結合の強くない原子が除去されて縮合し
，有機高分子膜の密度カ月二がり層厚は減少する。
リウムイオンを照射すると，有機高分子膜の分子中の水
素原子のような結合の強くない原子が除去されて縮合し
，有機高分子膜の密度カ月二がり層厚は減少する。
即ち，有機高分子膜の主な構成元素は通常，炭素（Ｃ）
，水素（Ｈ），酸素（０）であるが．水素イオン（Ｈ１
）或いはヘリウムイオン（ｌｌｅ” ）の照射は有機高
分子膜を構成する原子間の結合を断ち切る働きを持ち，
その結果．結合の強くない原子，特に水素（Ｈ）は水素
分子（Ｈ２）となって有機高分子膜中から分離脱出し．
次第にその構成割合を減じ，有機高分子膜は炭素（Ｃ）
に富む組成となる。
，水素（Ｈ），酸素（０）であるが．水素イオン（Ｈ１
）或いはヘリウムイオン（ｌｌｅ” ）の照射は有機高
分子膜を構成する原子間の結合を断ち切る働きを持ち，
その結果．結合の強くない原子，特に水素（Ｈ）は水素
分子（Ｈ２）となって有機高分子膜中から分離脱出し．
次第にその構成割合を減じ，有機高分子膜は炭素（Ｃ）
に富む組成となる。
有機高分子膜のこの変化は次の効果をもたらす。
即ち．構成原子数が減少するため．その体積を減し．層
厚が減る。とごろが．侵入イオンに対するストツビング
バワーに関していえば，分離脱出した水素原子はその質
量が小さいので，もともとストノピングバワーへの寄与
は小さく，単位体積当たりでは炭素原子の密度が上がる
分ス１・ソビングパワーが増加し．有機高分子膜全体と
してのマスク効果は大きく損なわれることはない。
厚が減る。とごろが．侵入イオンに対するストツビング
バワーに関していえば，分離脱出した水素原子はその質
量が小さいので，もともとストノピングバワーへの寄与
は小さく，単位体積当たりでは炭素原子の密度が上がる
分ス１・ソビングパワーが増加し．有機高分子膜全体と
してのマスク効果は大きく損なわれることはない。
それ故．マスク効果を大きく損なうこよなく有機高分子
膜の層厚を薄くして，微細パターン形成時のアスベクト
比を小さ＜シ．斜め注入による影の影響を軽減すること
ができる。
膜の層厚を薄くして，微細パターン形成時のアスベクト
比を小さ＜シ．斜め注入による影の影響を軽減すること
ができる。
照射される水素イオン或いはへりうムイオンは有機高分
子膜のパターンマスク２だけでなく開口部の半導体基板
１中にも入るが，後のアニーリングの際，半導体基板】
から抜け出すので，活性領域にダメージを与えることは
ない。
子膜のパターンマスク２だけでなく開口部の半導体基板
１中にも入るが，後のアニーリングの際，半導体基板】
から抜け出すので，活性領域にダメージを与えることは
ない。
水素イオン，ヘリウムイオン以外のイオンを照射すると
．半導体基板ｌ中に入ったイオンは後のア二一リングに
よっても半導体基板１中から抜け切らないので使用不可
である。また，例えばシリコン基板にシリコンイオンを
照射する場合は，同種のイオンなので基板中に残留して
も差支えないかというとそうではなく，パターンマスク
２の層厚を減しる効果を持たすほどの量を注入すると，
活性領域にダメージを与えるのでこれも使用不可である
。
．半導体基板ｌ中に入ったイオンは後のア二一リングに
よっても半導体基板１中から抜け切らないので使用不可
である。また，例えばシリコン基板にシリコンイオンを
照射する場合は，同種のイオンなので基板中に残留して
も差支えないかというとそうではなく，パターンマスク
２の層厚を減しる効果を持たすほどの量を注入すると，
活性領域にダメージを与えるのでこれも使用不可である
。
第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施例を説明するた
めの図で，以下これらの図を参照しながら説明する。
めの図で，以下これらの図を参照しながら説明する。
第１図（ａ）参照
半導体基板１として５１基板を用い，その上に，有機高
分子膜として２．６ μｍの厚さにレジストを塗布した
後，そのレジストをパターニングして幅１μｍの溝状開
孔を持つパターンマスク２を形成する。
分子膜として２．６ μｍの厚さにレジストを塗布した
後，そのレジストをパターニングして幅１μｍの溝状開
孔を持つパターンマスク２を形成する。
第１図（ｂ）参照
全面に水素イオン（Ｈ゛）を加速電圧２３０ ｋＶ照躬
量２×１０ｌ′ｌｃｍ−２で照射する。
量２×１０ｌ′ｌｃｍ−２で照射する。
第１図（ｃ）参照
パターンマスク２は膜厚が減少し，密度が増加して厚さ
１．３ μｍの薄層パターンマスク３が形成される。
１．３ μｍの薄層パターンマスク３が形成される。
第１図（ｄ）参照
全面に燐イオン（Ｐ゛）を加速電圧８５０ ｋＶ，照射
量２ Ｘ １ ０ １３ｃｍ−２で斜め照射する。斜め
照射の角度はＳ】基仮１の基板面の法線方向から測って
５゜とする。
量２ Ｘ １ ０ １３ｃｍ−２で斜め照射する。斜め
照射の角度はＳ】基仮１の基板面の法線方向から測って
５゜とする。
Ｓｉ基板１のイオン注入領域には， ０．１１μｍの影
が生した。
が生した。
この場合の薄層パターンマスク３中の深さ方向の燐イオ
ン（Ｐ”）濃度分布を第２図（ａ）に示す。イオン濃度
は約９０００人の深さにピークを持ちイオンをストンブ
するためのレジスト必要膜厚は若干の余裕を見て１３０
００人（１．３μｍ）の厚さがあればよいことがわかる
。
ン（Ｐ”）濃度分布を第２図（ａ）に示す。イオン濃度
は約９０００人の深さにピークを持ちイオンをストンブ
するためのレジスト必要膜厚は若干の余裕を見て１３０
００人（１．３μｍ）の厚さがあればよいことがわかる
。
比較のため，従来のパターンマスクを用いてＳｉ基板１
にイオン注入を行った結果について説明する。
にイオン注入を行った結果について説明する。
８１基板１上に，２．０μｍの厚さにレジストを塗布し
た後．そのレジストをパクーニングして幅１μｍの溝状
開孔を持っバクーンマスク２を形成する。次いで．全面
に燐イオン（Ｐ゛）を加速電圧８５０ ｋＶ，照躬量２
Ｘ ］ ０ ”ｃｍ−２で斜め照射する。
た後．そのレジストをパクーニングして幅１μｍの溝状
開孔を持っバクーンマスク２を形成する。次いで．全面
に燐イオン（Ｐ゛）を加速電圧８５０ ｋＶ，照躬量２
Ｘ ］ ０ ”ｃｍ−２で斜め照射する。
斜め照射の角度は３１基板１の碁板面の法線方向から測
って５゜とする。
って５゜とする。
この場合のパターンマスク２中の深さ方向の燐イオン（
Ｐ’）ｆｉ度分布を第２図（ｂ）に示す。
Ｐ’）ｆｉ度分布を第２図（ｂ）に示す。
イオン濃度は約１５０００人の深さにピークを持ちイオ
ンをストップするためのレジスト必要膜厚は若干の余裕
を見て２００００人（２．０μｍ）あればよいことがわ
かる。
ンをストップするためのレジスト必要膜厚は若干の余裕
を見て２００００人（２．０μｍ）あればよいことがわ
かる。
Ｓｉ基板１のイオン注入領域には． ０．１７μｍの影
が生じた。
が生じた。
実施例と従来例を比較して見ると，影の幅は実施例の方
が従来例の約２／３となっている。
が従来例の約２／３となっている。
薄層パターンマスク３の厚さは，次の工程の不純物イオ
ン注入の際の不純物イオンをス１−ノプするのに十分な
厚さを持ち且つ可能な限り薄くなるように設定される。
ン注入の際の不純物イオンをス１−ノプするのに十分な
厚さを持ち且つ可能な限り薄くなるように設定される。
第２図（ａ）と第２図（＋））を比較して見ると薄層パ
ターンマスク３はパターンマスク２の約２／３の厚さで
同程度のイオンストツビングパワを持つことがわかる。
ターンマスク３はパターンマスク２の約２／３の厚さで
同程度のイオンストツビングパワを持つことがわかる。
なお，水素イオン（Ｈ゛）の照射により，バタンマスク
２は膜厚を減じた隙，薄層パターンマスク３の開口部の
縁がだれるといった悪影響はみられなかった。
２は膜厚を減じた隙，薄層パターンマスク３の開口部の
縁がだれるといった悪影響はみられなかった。
さらに，本実施例では有機高分子膜としてレジストを用
いたが，ボリイミト系樹脂でも使用することができる。
いたが，ボリイミト系樹脂でも使用することができる。
この場合は，例えばポリイミド系樹脂膜の上にレジス１
・を塗布し，そのレジストをパターニングした後ポリイ
ミド系樹脂膜を選択エッチにより除去することにより，
有機高分子膜のパターンマスク２を形成することができ
る。
・を塗布し，そのレジストをパターニングした後ポリイ
ミド系樹脂膜を選択エッチにより除去することにより，
有機高分子膜のパターンマスク２を形成することができ
る。
パターンマスク２形成の際，半導体基板１に大きなスト
レスが入ったり．それが高して半導体基板１に反りが生
じたりパターンマスク２が剥がれたりするのは不可であ
るが１有機高分子膜は一般に軟らかく，また塗膜形成も
低温で行えるので残留する熱ストレスが小さく，有機高
分子膜のパターンマスク２には上記の問題を生じない。
レスが入ったり．それが高して半導体基板１に反りが生
じたりパターンマスク２が剥がれたりするのは不可であ
るが１有機高分子膜は一般に軟らかく，また塗膜形成も
低温で行えるので残留する熱ストレスが小さく，有機高
分子膜のパターンマスク２には上記の問題を生じない。
（発明の効果〕
以上説明した様に．本発明によれば，有機高分子膜マス
クの全体としてのマスク効果を損なうことなくその層厚
を滅して薄層パターンマスクを形成し，微細パターンの
アスベクト比を小さくし不純物イオンの斜め注入時の影
の幅を軽滅するごとができる。
クの全体としてのマスク効果を損なうことなくその層厚
を滅して薄層パターンマスクを形成し，微細パターンの
アスベクト比を小さくし不純物イオンの斜め注入時の影
の幅を軽滅するごとができる。
第１図は実施例
第２図はイオン濃度分布
である。図において
■は半導体基板であってＳｉ基板
２はパターンマスク
３は薄層パターンマスク，
○く
（，ｕｉ ：ｌ／”；ｕノＯＪＯ ） ”ｉｆ（Ｊ ｌ
７ｊ，一Ｎ
７ｊ，一Ｎ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板（１）上に有機高分子膜のパターンマスク（
２）を形成する工程と、 全面に水素イオン或いはヘリウムイオンを照射して、該
パターンマスク（２）の層厚を減じて薄層パターンマス
ク（３）に変換する工程と、該薄層パターンマスク（３
）をマスクにして全面に不純物イオンを斜め照射して、
該半導体基板（１）にイオン注入する工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166789A JPH02291122A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166789A JPH02291122A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291122A true JPH02291122A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14567130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11166789A Pending JPH02291122A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02291122A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55163838A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing for semiconductor device |
| JPS59101826A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-12 | バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテツド | 荷電粒子ビ−ム処理前のフオトレジスト前処理のための方法 |
| JPS6037725A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP11166789A patent/JPH02291122A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55163838A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing for semiconductor device |
| JPS59101826A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-12 | バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテツド | 荷電粒子ビ−ム処理前のフオトレジスト前処理のための方法 |
| JPS6037725A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-02-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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