JPH0349176B2 - - Google Patents
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- JPH0349176B2 JPH0349176B2 JP57045617A JP4561782A JPH0349176B2 JP H0349176 B2 JPH0349176 B2 JP H0349176B2 JP 57045617 A JP57045617 A JP 57045617A JP 4561782 A JP4561782 A JP 4561782A JP H0349176 B2 JPH0349176 B2 JP H0349176B2
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- Japan
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- ions
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- ion implantation
- implanted
- ion
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
- H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
- H10P32/12—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers between a solid phase and a gaseous phase
- H10P32/1204—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers between a solid phase and a gaseous phase from a plasma phase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に
イオン打込み法により導電性不純物を導入するこ
とにより半導体装置の製造方法に関する。
イオン打込み法により導電性不純物を導入するこ
とにより半導体装置の製造方法に関する。
イオン打込み法は、今日では半導体工業におい
て重要な要素技術となつている。これまでの半導
体プロセス用打込み装置の多くは、マグネツトに
よる静磁界を利用して質量分離を行う方式（質量
分離方式）のため、導入不純物純度が高いという
長所を有する反面、質量分離器を装備するため装
置コストとランニングコストが高いという欠点を
有する。
て重要な要素技術となつている。これまでの半導
体プロセス用打込み装置の多くは、マグネツトに
よる静磁界を利用して質量分離を行う方式（質量
分離方式）のため、導入不純物純度が高いという
長所を有する反面、質量分離器を装備するため装
置コストとランニングコストが高いという欠点を
有する。
他方、特に太陽電池用pn接合形成用として、
上記の欠点を除いた、質量分離をしない方式（非
質量分離方式）が考えられている。（特開昭53−
130975）。この方式によれば、装置コストとラン
ニングコストが低減するだけでなく、イオンビー
ムの行路が短くなるため装置内壁等との衝突散乱
による損失分が減り、打込み電流が増大して打込
み処理速度が増すという特徴を有する。
上記の欠点を除いた、質量分離をしない方式（非
質量分離方式）が考えられている。（特開昭53−
130975）。この方式によれば、装置コストとラン
ニングコストが低減するだけでなく、イオンビー
ムの行路が短くなるため装置内壁等との衝突散乱
による損失分が減り、打込み電流が増大して打込
み処理速度が増すという特徴を有する。
しかしながら、従来の非質量分離方式イオン打
込み法は、赤燐を用いる固体イオン源方式か、放
電ガスとしてハロゲン化合物を用いる気体イオン
源方式であつた。前者は、燐蒸発炉が必要なこと
と燐蒸発炉からイオン源までを約400℃まで加熱
し燐蒸気の固化を防ぐ必要があり、後者はハロゲ
ン化合物の腐食性のために取扱いが面倒であり装
置、特に排気系の劣化が速いとう欠点を有する。
込み法は、赤燐を用いる固体イオン源方式か、放
電ガスとしてハロゲン化合物を用いる気体イオン
源方式であつた。前者は、燐蒸発炉が必要なこと
と燐蒸発炉からイオン源までを約400℃まで加熱
し燐蒸気の固化を防ぐ必要があり、後者はハロゲ
ン化合物の腐食性のために取扱いが面倒であり装
置、特に排気系の劣化が速いとう欠点を有する。
本発明は、上記従来技術の欠点を解決するもの
であり、放電ガスとしてハロゲン化合物ではなく
腐食性を有さず取扱い容易な水素化合物（PH3、
AsH3等）を使用する非質量分離方式イオン打込
み法によることを特徴とする。
であり、放電ガスとしてハロゲン化合物ではなく
腐食性を有さず取扱い容易な水素化合物（PH3、
AsH3等）を使用する非質量分離方式イオン打込
み法によることを特徴とする。
又、本発明では、イオンビーム走査法として、
磁場走査方式を採用することを特徴とする。
磁場走査方式を採用することを特徴とする。
例えば、PH3を放電ガスとして用いる場合、第
１図に示すごとく、P+イオン以外にP2 +、P++、
PH+、PH2 +、PH3 +、H+、H2 +およびH3 +イオン
が発生する。非質量分離打込み方式では、これら
のイオンがすべて同時に半導体基板に打込まれ
る。これらのP+イオン以外のイオン種が太陽電
池特性にどのような影響を及ぼすかを、質量分離
方式イオン打込み法によりP+イオンと重ね打込
みを行うことにより調べた結果によれば、打込み
エネルギーが33kev、アニール温度が850℃、時
間が30分のときには、H+イオンの悪影響が特に
大きい〔H.Itoh etal.：Digest of Technical
Papers of 2nd Photovoltaic Sciece
Engineering Conf.in Japan（1980）（Ip−２）
p.2〕。このH+イオン打込みの悪影響は、第２図
に示すように、特に太陽電池特性の開放電圧
（Voc）に表われ、H+イオン打込み量制御の必要
性が判明した。
１図に示すごとく、P+イオン以外にP2 +、P++、
PH+、PH2 +、PH3 +、H+、H2 +およびH3 +イオン
が発生する。非質量分離打込み方式では、これら
のイオンがすべて同時に半導体基板に打込まれ
る。これらのP+イオン以外のイオン種が太陽電
池特性にどのような影響を及ぼすかを、質量分離
方式イオン打込み法によりP+イオンと重ね打込
みを行うことにより調べた結果によれば、打込み
エネルギーが33kev、アニール温度が850℃、時
間が30分のときには、H+イオンの悪影響が特に
大きい〔H.Itoh etal.：Digest of Technical
Papers of 2nd Photovoltaic Sciece
Engineering Conf.in Japan（1980）（Ip−２）
p.2〕。このH+イオン打込みの悪影響は、第２図
に示すように、特に太陽電池特性の開放電圧
（Voc）に表われ、H+イオン打込み量制御の必要
性が判明した。
この原因を追求した結果、打込んだH+イオン
は700℃以上でほぼ100％結晶中から放出している
か、H+イオン打込みにより発生した結晶損傷が
アニール後結晶欠陥やトラツプセンタを形成し、
これらが接合近辺に集中しているためであること
が透過電子顕微鏡観察やDLTS（Deep Level
Transient Spectroscopy）測定により明らかと
なつた。
は700℃以上でほぼ100％結晶中から放出している
か、H+イオン打込みにより発生した結晶損傷が
アニール後結晶欠陥やトラツプセンタを形成し、
これらが接合近辺に集中しているためであること
が透過電子顕微鏡観察やDLTS（Deep Level
Transient Spectroscopy）測定により明らかと
なつた。
そこで、本発明の非質量分離方式イオン打込み
法において、イオンビーム走査法として磁場走査
方式を採用することにより、P+イオンとH+イオ
ンの質量の差を利用し、P+イオンビームに比べ
H+イオンブームの走査幅を大きくし、P+イオン
打込み量に対するH+イオン打込み量の比を数分
の１以下に低下させることができた。このため、
Ｐ打込み総量が５×1015cm-2のとき、H+イオン
打込み量を５×1014cm-2以下に低下させることが
可能となり、太陽電池の出力特性に及ぼすH+イ
オン打込みの悪影響をほとんど無視できる程度ま
で低減させることができる。
法において、イオンビーム走査法として磁場走査
方式を採用することにより、P+イオンとH+イオ
ンの質量の差を利用し、P+イオンビームに比べ
H+イオンブームの走査幅を大きくし、P+イオン
打込み量に対するH+イオン打込み量の比を数分
の１以下に低下させることができた。このため、
Ｐ打込み総量が５×1015cm-2のとき、H+イオン
打込み量を５×1014cm-2以下に低下させることが
可能となり、太陽電池の出力特性に及ぼすH+イ
オン打込みの悪影響をほとんど無視できる程度ま
で低減させることができる。
また、ビーム口径より大きい面積の半導体基板
へイオン打込みを行う際、ビーム走査方法に垂直
に基板を連続的に移動させることにより、基板面
内での打込み量の均一性を良くし、かつ連続処理
が可能である。
へイオン打込みを行う際、ビーム走査方法に垂直
に基板を連続的に移動させることにより、基板面
内での打込み量の均一性を良くし、かつ連続処理
が可能である。
以下、本発明の実施例を第３図により説明す
る。
る。
実施例 １
比抵抗３Ω・cmのｐ型シリコン基板８を用い、
マイクロ波イオン源１、交流磁界発生のためのビ
ーム走査用マグネツト２、打込み室３からなる非
質量分離方式イオン打込みを使用し、放電ガスと
してPH3を用い、打込みエネルギーを30keV、ビ
ーム走査前後のビーム電流密度の比が0.6〜0.7程
度となる様にビーム走査を行ない、全イオン打込
み量を５×1015cm-2とした。全イオン打込み量に
対するH+イオン打込み量の比は、ビーム走査を
行わない時0.2であるが、ビーム走査を行うと0.1
以下となる。イオン打込み後、ドライN2ガス雰
囲気中、850℃でアニールを行い、n+p接合を形
成した。表裏面に印刷面により電極を形成し、さ
らに反射防止膜を設け太陽電池とした。該太陽電
池の変換効率は、AM1ソーラーシミユレータ下
で14〜14.5％を示し、質量分離方式イオン打込み
法で作製した太陽電池の特性と同等の値であつ
た。したがつて、H+イオン打込みの悪影響はほ
とんとないといえる。
マイクロ波イオン源１、交流磁界発生のためのビ
ーム走査用マグネツト２、打込み室３からなる非
質量分離方式イオン打込みを使用し、放電ガスと
してPH3を用い、打込みエネルギーを30keV、ビ
ーム走査前後のビーム電流密度の比が0.6〜0.7程
度となる様にビーム走査を行ない、全イオン打込
み量を５×1015cm-2とした。全イオン打込み量に
対するH+イオン打込み量の比は、ビーム走査を
行わない時0.2であるが、ビーム走査を行うと0.1
以下となる。イオン打込み後、ドライN2ガス雰
囲気中、850℃でアニールを行い、n+p接合を形
成した。表裏面に印刷面により電極を形成し、さ
らに反射防止膜を設け太陽電池とした。該太陽電
池の変換効率は、AM1ソーラーシミユレータ下
で14〜14.5％を示し、質量分離方式イオン打込み
法で作製した太陽電池の特性と同等の値であつ
た。したがつて、H+イオン打込みの悪影響はほ
とんとないといえる。
また、100mmφウエーハヘイオン打込みを行う
に要する時間は、質量分離方式の20秒〜数十秒以
上に対し、該非質量分離方式では数秒であつた。
このことは、ウエーハ処理速度の増大を示し、
pn接合プロセスコストの低減を意味している。
に要する時間は、質量分離方式の20秒〜数十秒以
上に対し、該非質量分離方式では数秒であつた。
このことは、ウエーハ処理速度の増大を示し、
pn接合プロセスコストの低減を意味している。
本発明によれば、水素化物を放電ガスとして用
いるため、取り扱いが容易であり、磁場走査によ
りイオンビームを走査するためH+イオン打込み
量がドーバントイオン打込み量に比べ減少し、
H+イオンが打込まれることにより悪影響は無視
できるほど低下する効果がある。また、ビーム走
査は、基板への均一なイオン打込み法として有効
である。
いるため、取り扱いが容易であり、磁場走査によ
りイオンビームを走査するためH+イオン打込み
量がドーバントイオン打込み量に比べ減少し、
H+イオンが打込まれることにより悪影響は無視
できるほど低下する効果がある。また、ビーム走
査は、基板への均一なイオン打込み法として有効
である。
イオン打込み装置に関し、質量分離器を使用し
ないため、装置が簡略化され装置価格が低減し、
質量分離のための磁界を発生させる必要がないた
めランニングコストが減少する。また、イオンビ
ームの行路が短くなるため行路中でのビーム電流
の減少が抑えられ、ビーム電流が増大する。した
がつて、イオン打込み処理速度が増し、プロセス
コストが低減する効果がある。
ないため、装置が簡略化され装置価格が低減し、
質量分離のための磁界を発生させる必要がないた
めランニングコストが減少する。また、イオンビ
ームの行路が短くなるため行路中でのビーム電流
の減少が抑えられ、ビーム電流が増大する。した
がつて、イオン打込み処理速度が増し、プロセス
コストが低減する効果がある。
第１図はマイクロ波イオン源を用いたときのイ
オンビームのスペクトル図、第２図は太陽電池の
開放電圧に及ぼすH+イオン打込み量の影響を示
す図、第３図は本発明で使用した磁場走査型非質
分離方式イオン打込み装置の模式図である。 １……イオン源、２……磁場走査室、３……打
込み室、４……プラズマ発生源、５……引き出し
電極、６……P+イオンの走査幅、７……H+イオ
ンの走査幅、８……半導体基板。
オンビームのスペクトル図、第２図は太陽電池の
開放電圧に及ぼすH+イオン打込み量の影響を示
す図、第３図は本発明で使用した磁場走査型非質
分離方式イオン打込み装置の模式図である。 １……イオン源、２……磁場走査室、３……打
込み室、４……プラズマ発生源、５……引き出し
電極、６……P+イオンの走査幅、７……H+イオ
ンの走査幅、８……半導体基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非質量分離方式イオン打込み法により、半導
体基板に導電性不純物を導入するに際し、該不純
物の水素化物を放電ガスとして用い、発生したイ
オンビームを磁場走査することにより、H+イオ
ン打込み量を前記不純物イオンの打込み量に対し
相対的に減少させることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 ２ 上記導電性不純物はAs、Ｐのいずれかであ
り放電ガスとしてAsH3、PH3のいずれかを用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体装置の製造方法。 ３ 上記導電性不純物はＰであり、Ｐ打込み総量
を１×1015〜３×1016cm-2とし、磁場走査により、
H+イオン打込み量を１×1015cm-2以下とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045617A JPS58164134A (ja) | 1982-03-24 | 1982-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/477,375 US4533831A (en) | 1982-03-24 | 1983-03-21 | Non-mass-analyzed ion implantation |
| DE3310545A DE3310545C2 (de) | 1982-03-24 | 1983-03-23 | Nicht-massenanalysiertes Ionenimplantationsverfahren |
| FR8304878A FR2524200A1 (fr) | 1982-03-24 | 1983-03-24 | Procede d'implantation d'ions non soumis a une analyse de masse et dispositif a semi-conducteurs realise a l'aide de ce procede |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045617A JPS58164134A (ja) | 1982-03-24 | 1982-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164134A JPS58164134A (ja) | 1983-09-29 |
| JPH0349176B2 true JPH0349176B2 (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=12724334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57045617A Granted JPS58164134A (ja) | 1982-03-24 | 1982-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4533831A (ja) |
| JP (1) | JPS58164134A (ja) |
| DE (1) | DE3310545C2 (ja) |
| FR (1) | FR2524200A1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61237421A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-22 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2516951B2 (ja) * | 1987-02-06 | 1996-07-24 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5311028A (en) * | 1990-08-29 | 1994-05-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions |
| US6544825B1 (en) | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| JP2659000B2 (ja) * | 1995-12-18 | 1997-09-30 | 松下電器産業株式会社 | トランジスタの製造方法 |
| US5808416A (en) * | 1996-11-01 | 1998-09-15 | Implant Sciences Corp. | Ion source generator auxiliary device |
| GB9726191D0 (en) * | 1997-12-11 | 1998-02-11 | Philips Electronics Nv | Ion implantation process |
| JP2005064033A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Fujio Masuoka | 半導体基板へのイオン注入方法 |
| FR2926301A1 (fr) * | 2007-12-21 | 2009-07-17 | Commissariat Energie Atomique | Implanteur ionique avec generateur d'hydrogene |
| CN102099870A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-06-15 | 因特瓦克公司 | 用于在太阳能电池制作中使用的专用注入系统和方法 |
| US8749053B2 (en) | 2009-06-23 | 2014-06-10 | Intevac, Inc. | Plasma grid implant system for use in solar cell fabrications |
| US9437392B2 (en) | 2011-11-02 | 2016-09-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | High-throughput ion implanter |
| TWI506719B (zh) | 2011-11-08 | 2015-11-01 | 因特瓦克公司 | 基板處理系統及方法 |
| KR101832230B1 (ko) * | 2012-03-05 | 2018-04-13 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| US9318332B2 (en) | 2012-12-19 | 2016-04-19 | Intevac, Inc. | Grid for plasma ion implant |
| US9524849B2 (en) | 2013-07-18 | 2016-12-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method of improving ion beam quality in an implant system |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1280013A (en) * | 1969-09-05 | 1972-07-05 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to apparatus bombarding a target with ions |
| US4013891A (en) * | 1975-12-15 | 1977-03-22 | Ibm Corporation | Method for varying the diameter of a beam of charged particles |
| FR2383702A1 (fr) * | 1977-03-18 | 1978-10-13 | Anvar | Perfectionnements aux procedes et dispositifs de dopage de materiaux semi-conducteurs |
| DE2835121A1 (de) * | 1978-08-10 | 1980-02-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und vorrichtung zum dotieren von halbleitern mittels ionenimplantation |
| DE2835136A1 (de) * | 1978-08-10 | 1980-02-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Solarelement sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung desselben mittels ionenimplantation |
| JPS5852297B2 (ja) * | 1979-06-04 | 1983-11-21 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波イオン源 |
| JPS5669826A (en) | 1979-11-09 | 1981-06-11 | Hitachi Ltd | Ion injector |
| US4449051A (en) * | 1982-02-16 | 1984-05-15 | Varian Associates, Inc. | Dose compensation by differential pattern scanning |
| US6580727B1 (en) * | 1999-08-20 | 2003-06-17 | Texas Instruments Incorporated | Element management system for a digital subscriber line access multiplexer |
-
1982
- 1982-03-24 JP JP57045617A patent/JPS58164134A/ja active Granted
-
1983
- 1983-03-21 US US06/477,375 patent/US4533831A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-03-23 DE DE3310545A patent/DE3310545C2/de not_active Expired
- 1983-03-24 FR FR8304878A patent/FR2524200A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4533831A (en) | 1985-08-06 |
| FR2524200B1 (ja) | 1985-05-03 |
| JPS58164134A (ja) | 1983-09-29 |
| DE3310545A1 (de) | 1983-10-06 |
| FR2524200A1 (fr) | 1983-09-30 |
| DE3310545C2 (de) | 1987-04-30 |
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