JPH04225520A - イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法 - Google Patents
イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法Info
- Publication number
- JPH04225520A JPH04225520A JP40787890A JP40787890A JPH04225520A JP H04225520 A JPH04225520 A JP H04225520A JP 40787890 A JP40787890 A JP 40787890A JP 40787890 A JP40787890 A JP 40787890A JP H04225520 A JPH04225520 A JP H04225520A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal defects
- ion implantation
- ions
- energy
- defects caused
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は半導体装置の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 イオン注入エネルギは従来では２０
０ｋｅＶ以下であるが、近年２００ｋｅＶを超える高エ
ネルギイオン注入が新デバイス構造を作製する手段とし
て注目されている。しかし、２００ｋｅＶ以下のエネル
ギでは発生しなかった高エネルギのイオン注入に伴う１
μｍ以上の深層部の結晶欠陥は、実デバイスに適用する
際に大きな障害となりつつある。たとえば、Ｂ＋を加速
することにより１．０ＭｅＶの高エネルギにし、ドーズ
量２×１０１４個／ｃｍ２ をシリコン基板に注入し、
その後、９００℃で２０分の熱処理を行う。この場合の
結晶欠陥の発生状態の断面透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
写真を図３に示す。この場合のＢ＋ の注入深さは１．
８μｍであり、その付近に線状およびループ状の結晶欠
陥が多数発生している。
０ｋｅＶ以下であるが、近年２００ｋｅＶを超える高エ
ネルギイオン注入が新デバイス構造を作製する手段とし
て注目されている。しかし、２００ｋｅＶ以下のエネル
ギでは発生しなかった高エネルギのイオン注入に伴う１
μｍ以上の深層部の結晶欠陥は、実デバイスに適用する
際に大きな障害となりつつある。たとえば、Ｂ＋を加速
することにより１．０ＭｅＶの高エネルギにし、ドーズ
量２×１０１４個／ｃｍ２ をシリコン基板に注入し、
その後、９００℃で２０分の熱処理を行う。この場合の
結晶欠陥の発生状態の断面透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
写真を図３に示す。この場合のＢ＋ の注入深さは１．
８μｍであり、その付近に線状およびループ状の結晶欠
陥が多数発生している。
【０００３】そこで、この障害の対策として、種々の方
法が試みられている。その中でＷ．Ｘ．Ｌｕらの方法（
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１８）１８３８
〜１８４０） は、Ｂ＋ を加速することにより１．
０ＭｅＶの高エネルギにし、ドーズ量２×１０１４個／
ｃｍ２ をシリコン基板に注入し、その後、Ｓｉ＋ を
加速することにより１４０ｋｅＶのエネルギにし、ドー
ズ量１×１０１３個／ｃｍ２ を注入し、その後、９０
０℃で２０分の熱処理を行うものである。この場合の結
晶欠陥の発生状態のＴＥＭの写真を図４に示す。この場
合、Ｂ＋ の注入時にはその注入深さ１．８μｍの付近
に線状およびループ状の結晶欠陥が発生するが、次工程
のＳｉ＋ の注入および続く熱処理の過程で、その深層
部の結晶欠陥がＳｉ＋ 注入による表面の結晶欠陥に吸
い込まれる結果、１．８μｍの付近での結晶欠陥はかな
り抑制される。
法が試みられている。その中でＷ．Ｘ．Ｌｕらの方法（
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１８）１８３８
〜１８４０） は、Ｂ＋ を加速することにより１．
０ＭｅＶの高エネルギにし、ドーズ量２×１０１４個／
ｃｍ２ をシリコン基板に注入し、その後、Ｓｉ＋ を
加速することにより１４０ｋｅＶのエネルギにし、ドー
ズ量１×１０１３個／ｃｍ２ を注入し、その後、９０
０℃で２０分の熱処理を行うものである。この場合の結
晶欠陥の発生状態のＴＥＭの写真を図４に示す。この場
合、Ｂ＋ の注入時にはその注入深さ１．８μｍの付近
に線状およびループ状の結晶欠陥が発生するが、次工程
のＳｉ＋ の注入および続く熱処理の過程で、その深層
部の結晶欠陥がＳｉ＋ 注入による表面の結晶欠陥に吸
い込まれる結果、１．８μｍの付近での結晶欠陥はかな
り抑制される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 ところが、Ｗ．Ｘ
．Ｌｕらの方法では、図４から明らかなように表面付近
において結晶欠陥が発生している。すなわち、この方法
では、深層部における結晶欠陥は抑制されるものの、表
面層にＳｉ＋の注入による結晶欠陥が残留してしまうと
いう問題がある。ここで、結晶欠陥がシリコン基板表面
近傍に発生することは、リーク電流の増大等をもたらし
、デバイス特性上きわめて有害である。
．Ｌｕらの方法では、図４から明らかなように表面付近
において結晶欠陥が発生している。すなわち、この方法
では、深層部における結晶欠陥は抑制されるものの、表
面層にＳｉ＋の注入による結晶欠陥が残留してしまうと
いう問題がある。ここで、結晶欠陥がシリコン基板表面
近傍に発生することは、リーク電流の増大等をもたらし
、デバイス特性上きわめて有害である。
【０００５】本発明の目的は、高エネルギ注入に伴う深
層部の結晶欠陥を抑制し、しかもデバイス構造上重要な
表面層にはほとんど結晶欠陥を生じないような結晶欠陥
の抑制する方法を提供することにある。
層部の結晶欠陥を抑制し、しかもデバイス構造上重要な
表面層にはほとんど結晶欠陥を生じないような結晶欠陥
の抑制する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 本発明のイオン注入
により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法は、不純物元
素をイオン化した後、加速して２００ｋｅＶを超える高
エネルギにしてシリコン基板上に注入し、その後上記イ
オン注入時と同等以上のエネルギを有するシリコンイオ
ンを上記シリコン基板に注入した後、その基板に熱処理
を施すことによって特徴付けられる。
により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法は、不純物元
素をイオン化した後、加速して２００ｋｅＶを超える高
エネルギにしてシリコン基板上に注入し、その後上記イ
オン注入時と同等以上のエネルギを有するシリコンイオ
ンを上記シリコン基板に注入した後、その基板に熱処理
を施すことによって特徴付けられる。
【０００７】
【作用】 不純物イオンを加速して２００ｋｅＶを超
える高エネルギにして半導体基板上に注入することによ
り所定の深層部に生じた結晶欠陥は、その後不純物イオ
ン注入時と同等以上のエネルギでシリコンイオンを注入
して上記の結晶欠陥深さよりも深層部に至らせ、その状
態で熱処理を施すことにより、当初の結晶欠陥深さより
も深いＳｉ＋ による欠陥に吸い込まさせることで、Ｗ
．Ｘ．Ｌｕらの方法と同様に結晶欠陥は抑制される。し
かも基板表面層には注入イオンが存在しないので、結晶
欠陥は生じない。なお、打ち込まれたシリコンイオンは
熱処理を行うことによりまったく同質であるシリコン基
板の格子位置を占めることが予想され、デバイス特性に
悪影響を及ぼすことはない。
える高エネルギにして半導体基板上に注入することによ
り所定の深層部に生じた結晶欠陥は、その後不純物イオ
ン注入時と同等以上のエネルギでシリコンイオンを注入
して上記の結晶欠陥深さよりも深層部に至らせ、その状
態で熱処理を施すことにより、当初の結晶欠陥深さより
も深いＳｉ＋ による欠陥に吸い込まさせることで、Ｗ
．Ｘ．Ｌｕらの方法と同様に結晶欠陥は抑制される。し
かも基板表面層には注入イオンが存在しないので、結晶
欠陥は生じない。なお、打ち込まれたシリコンイオンは
熱処理を行うことによりまったく同質であるシリコン基
板の格子位置を占めることが予想され、デバイス特性に
悪影響を及ぼすことはない。
【０００８】
【実施例】 図１に本発明実施例を実施するために用
いる高エネルギイオン注入装置の全体構成図を示す。本
装置はイオンを発生させる入射部１、イオンを加速させ
る加速部２、およびイオンを注入を行う照射部の３つの
部分から構成される。入射部１は、イオン注入に用いる
イオンを発生させ、ＲＦＱ加速器に適合するエネルギお
よびビーム形状にイオンビームを調整してＲＦＱ加速器
に供給する機能をもつ。イオン源１ａにおいては原料ガ
スをプラズマ化し、イオンを発生させる。イオン源１ａ
としては、デュオピガトロン形イオン源を採用しており
、原子イオンが高い生成比で得られている。この他、入
射部はビームの位置方向を修正するためのステアリング
電極、ビーム電流値を計測したりビームを遮断するため
のスリット等から構成されている。入射部１と加速部２
の間に分析マグネット４ａが設けられ、分析マグネット
４ａでは目的とする質量数をもつイオンのみをＲＦＱ加
速器に入射させるための質量分離が行われる。
いる高エネルギイオン注入装置の全体構成図を示す。本
装置はイオンを発生させる入射部１、イオンを加速させ
る加速部２、およびイオンを注入を行う照射部の３つの
部分から構成される。入射部１は、イオン注入に用いる
イオンを発生させ、ＲＦＱ加速器に適合するエネルギお
よびビーム形状にイオンビームを調整してＲＦＱ加速器
に供給する機能をもつ。イオン源１ａにおいては原料ガ
スをプラズマ化し、イオンを発生させる。イオン源１ａ
としては、デュオピガトロン形イオン源を採用しており
、原子イオンが高い生成比で得られている。この他、入
射部はビームの位置方向を修正するためのステアリング
電極、ビーム電流値を計測したりビームを遮断するため
のスリット等から構成されている。入射部１と加速部２
の間に分析マグネット４ａが設けられ、分析マグネット
４ａでは目的とする質量数をもつイオンのみをＲＦＱ加
速器に入射させるための質量分離が行われる。
【０００９】加速部２はＲＦＱ加速器、高周波電力をＲ
ＦＱ加速器に供給する電源およびＲＦＱ加速器の電場を
コントロールする制御システム等から構成されている。 加速部２を出射したイオンビームは、分析マグネット４
ｂにより中性ビーム等を除かれ、かつ再びエネルギ分析
されて、照射部３に設けられたエンドステーションに導
かれる。エンドステーションはウェハ５に注入を行うウ
ェハ処理室、ウェハハンドリングを行うウェハ搬送機室
、およびウェハカセットを格納するロードロック室等か
ら構成されている。なおイオンビームの走査方式は、メ
カニカルスキャン方式、すなわち回転ディスク６上に複
数のウェハ５を装着し、その回転ディスク６を高速回転
および並進駆動させるものである。
ＦＱ加速器に供給する電源およびＲＦＱ加速器の電場を
コントロールする制御システム等から構成されている。 加速部２を出射したイオンビームは、分析マグネット４
ｂにより中性ビーム等を除かれ、かつ再びエネルギ分析
されて、照射部３に設けられたエンドステーションに導
かれる。エンドステーションはウェハ５に注入を行うウ
ェハ処理室、ウェハハンドリングを行うウェハ搬送機室
、およびウェハカセットを格納するロードロック室等か
ら構成されている。なおイオンビームの走査方式は、メ
カニカルスキャン方式、すなわち回転ディスク６上に複
数のウェハ５を装着し、その回転ディスク６を高速回転
および並進駆動させるものである。
【００１０】本発明実施例では、以上述べた構成よりな
る高エネルギイオン注入装置が使用される。まず、イオ
ン源１ａにおいて、本発明に使用するＢ＋の生成を行う
。Ｂ＋ の生成にはＢＦ３ ガスを用いるため、Ｂ＋
の原子イオンの他、ＢＦ＋ ，ＢＦ２ ＋ 等の分子イ
オンも発生する。したがって、分析マグネット４ａによ
り質量分離を行うことにより、Ｂ＋ を抽出する。
る高エネルギイオン注入装置が使用される。まず、イオ
ン源１ａにおいて、本発明に使用するＢ＋の生成を行う
。Ｂ＋ の生成にはＢＦ３ ガスを用いるため、Ｂ＋
の原子イオンの他、ＢＦ＋ ，ＢＦ２ ＋ 等の分子イ
オンも発生する。したがって、分析マグネット４ａによ
り質量分離を行うことにより、Ｂ＋ を抽出する。
【００１１】次に、加速部２に配置されたＲＦＱ加速器
により、Ｂ＋ を加速することにより１．０ＭｅＶの高
エネルギにし、照射部３に導く。次に、照射部３に導か
れたＢ＋ はドーズ量２×１０１４個／ｃｍ２ でウェ
ハ５に注入される。このＢ＋ 注入の深さは、およそ１
．８μｍである。その後、上述した装置を使用して、Ｂ
＋ が注入されたウェハ５に対し、Ｓｉ＋ の注入を行
う。すなわち、Ｓｉ＋ を加速することにより２．５８
ＭｅＶのエネルギにし、ドーズ量１×１０１３個／ｃｍ
２ を注入する。このＳｉ＋ 注入の深さは、およそ２
．２μｍであり、Ｂ＋ 注入の深さより深い。
により、Ｂ＋ を加速することにより１．０ＭｅＶの高
エネルギにし、照射部３に導く。次に、照射部３に導か
れたＢ＋ はドーズ量２×１０１４個／ｃｍ２ でウェ
ハ５に注入される。このＢ＋ 注入の深さは、およそ１
．８μｍである。その後、上述した装置を使用して、Ｂ
＋ が注入されたウェハ５に対し、Ｓｉ＋ の注入を行
う。すなわち、Ｓｉ＋ を加速することにより２．５８
ＭｅＶのエネルギにし、ドーズ量１×１０１３個／ｃｍ
２ を注入する。このＳｉ＋ 注入の深さは、およそ２
．２μｍであり、Ｂ＋ 注入の深さより深い。
【００１２】その後、９００℃で２０分の熱処理を行い
、注入イオンの活性化を行う。以上述べた本発明実施例
を実施した時の結晶欠陥の発生状態のＴＥＭの写真を図
２に示す。Ｂ＋ の注入時に発生する線状およびループ
状の結晶欠陥は、その次工程において注入の深さおよそ
２．２μｍのＳｉ＋ の注入および続く熱処理の過程で
、１．８μｍの深さより深い位置に吸い込まれる結果、
図２に示すように、１．８μｍの付近の結晶欠陥はかな
り抑制される。しかも、、Ｗ．Ｘ．Ｌｕらの方法に比べ
、上記結晶欠陥は小さく、また少ない。一方、基板表面
層には、結晶欠陥は発生していない。なお、表面付近の
縞模様はＴＥＭ試料作成時のエッチングむらによるもの
であり、結晶欠陥ではない。
、注入イオンの活性化を行う。以上述べた本発明実施例
を実施した時の結晶欠陥の発生状態のＴＥＭの写真を図
２に示す。Ｂ＋ の注入時に発生する線状およびループ
状の結晶欠陥は、その次工程において注入の深さおよそ
２．２μｍのＳｉ＋ の注入および続く熱処理の過程で
、１．８μｍの深さより深い位置に吸い込まれる結果、
図２に示すように、１．８μｍの付近の結晶欠陥はかな
り抑制される。しかも、、Ｗ．Ｘ．Ｌｕらの方法に比べ
、上記結晶欠陥は小さく、また少ない。一方、基板表面
層には、結晶欠陥は発生していない。なお、表面付近の
縞模様はＴＥＭ試料作成時のエッチングむらによるもの
であり、結晶欠陥ではない。
【００１３】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば不純物イオンを高エネルギにして半導体基板上に注入
することにより深層部に生じた結晶欠陥は、その後不純
物イオン注入時と同等以上のエネルギでシリコンイオン
を半導体基板に注入することにより生じる結晶欠陥によ
り吸い込まれるから、深層部の結晶欠陥は抑制され、し
かも、基板表面層にも結晶欠陥は生じない。
ば不純物イオンを高エネルギにして半導体基板上に注入
することにより深層部に生じた結晶欠陥は、その後不純
物イオン注入時と同等以上のエネルギでシリコンイオン
を半導体基板に注入することにより生じる結晶欠陥によ
り吸い込まれるから、深層部の結晶欠陥は抑制され、し
かも、基板表面層にも結晶欠陥は生じない。
【００１４】この結果、新構造デバイス開発を容易とし
、半導体製造プロセス分野の新たな展開をもたらすこと
が期待できる。
、半導体製造プロセス分野の新たな展開をもたらすこと
が期待できる。
【図１】 本発明実施例で用いる高エネルギイオン注
入装置の全体構成図
入装置の全体構成図
【図２】 本発明実施例により得られた試料の結晶の
構造のＴＥＭ写真
構造のＴＥＭ写真
【図３】 従来例により得られた試料の結晶の構造の
ＴＥＭ写真
ＴＥＭ写真
【図４】 他の従来例により得られた試料の結晶の構
造のＴＥＭ写真
造のＴＥＭ写真
１・・・・入射部
１ａ・・・・イオン源
２・・・・加速部
３・・・・照射部
４ａ，４ｂ・・・・分析マグネット
５・・・・ウェハ
Claims (1)
- 【請求項１】 不純物元素をイオン化した後、加速し
て２００ｋｅＶを超える高エネルギにしてシリコン基板
上に注入し、その後上記イオン注入時と同等以上のエネ
ルギを有するシリコンイオンを上記シリコン基板に注入
した後、その基板に熱処理を施すことを特徴とする、イ
オン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2407878A JP2522217B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2407878A JP2522217B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225520A true JPH04225520A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2522217B2 JP2522217B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=18517407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2407878A Expired - Lifetime JP2522217B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522217B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632728B2 (en) | 2001-07-16 | 2003-10-14 | Agere Systems Inc. | Increasing the electrical activation of ion-implanted dopants |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856417A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5891630A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-31 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2407878A patent/JP2522217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856417A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5891630A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-31 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632728B2 (en) | 2001-07-16 | 2003-10-14 | Agere Systems Inc. | Increasing the electrical activation of ion-implanted dopants |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2522217B2 (ja) | 1996-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6111260A (en) | Method and apparatus for in situ anneal during ion implant | |
| US5661043A (en) | Forming a buried insulator layer using plasma source ion implantation | |
| JP4178330B2 (ja) | プラズマ注入システム | |
| JP2010541210A (ja) | イオン注入によって活性化されるウェハ接合 | |
| JP2006510196A (ja) | 高エネルギー・クラスタ照射による半導体表面皮膜の再結晶化及び半導体のドーピング方法 | |
| US4851691A (en) | Method for photoresist pretreatment prior to charged particle beam processing | |
| JP3371753B2 (ja) | イオン注入装置 | |
| KR20130129961A (ko) | 태양 전지 제조에서 고체 상태 에피택셜 재성장을 위한 직류 이온 주입 | |
| JPH06318559A (ja) | 高エネルギーイオン注入による半導体装置の製造方法 | |
| JP2522217B2 (ja) | イオン注入により生じたシリコン結晶欠陥の抑制方法 | |
| Yamada et al. | Range and damage distribution in cluster ion implantation | |
| JPS58180028A (ja) | 半導体ウエハの処理方法 | |
| JPH11283551A (ja) | イオン注入装置及びイオン注入方法 | |
| JPH11307038A (ja) | 不純物遮断装置を備えるイオン注入装置 | |
| JPS59196600A (ja) | 中性粒子注入法およびその装置 | |
| JP3244883B2 (ja) | イオン注入法 | |
| JP3296052B2 (ja) | 不純物の活性化方法 | |
| JPH09115850A (ja) | イオン注入方法及びイオン注入装置 | |
| El-Kareh | Ion implantation | |
| KR100664375B1 (ko) | 이온 주입 장치 | |
| JPH07211279A (ja) | イオン注入装置 | |
| KR100691100B1 (ko) | 부산물 생성을 방지할 수 있는 이온 주입 방법 | |
| JPS57111019A (en) | Doping method for impurity | |
| JPH0334418A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS61163635A (ja) | 半導体不純物添加装置 |