JPS625549A - イオン注入装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハにイオン注入する装置に関するも
のである。特に口径の大きい半導体ウェハや異なる２種
以上の元素から構成される■−■族、ｎ−■族化合物半
導体、および混晶半導体にイオン注入するのに適したイ
オン注入装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のイオン注入装置ではイオンビームに対してウェハ
は７°ｏｆｆの傾きをもって静止したまま、すなわち結
晶方位とビームとの相互関係を固定したまま注入する形
態であった。

第３図に従来のイオン注入の概念図を示す。

左側のイオンビーム発生装置のビームアナライザー及び
偏向用電極により制御されたイオンビームをウェハ面上
でふらせてイオンの注入を行う。その際に、ウェハの結
晶の方位によっては構成元素の並びがそろって空間が広
く開いている方位があり、これをチャンネリング（ｃｈ
ａｎ−ｎｅｌｉｎｇ　）　　方向という。この方向にイ
オン注入するとイオンの飛程が他の方位よりも深くなシ
、予期するイオンの深さ方向プロファイルが得られない
。従って通常ビームの方向に対しウニ／Ｓ中央で７°傾
くようにしくこの方向だとｃｈａｎ−ｎｅｌｉｎｇ　　
なし）注入する。

第３図に示すように、しかし、ウエノ・の中心からズレ
るに従ってビームの入射角が７°ｏｆｆからズレる。こ
の現象は大口径ウエノ１はど顕著になる。このようにビ
ーム入射角はウエノ為面内で分布してしまう。このため
注入プロファイルに面内側シ（これを片流れという）が
生じてしまう。化合物半導体でに２種以上の元素が結晶
構造を作っているため、上記のような注入角度の不均一
は、注入イオンによって変位をする結晶構成元素の数又
は数の比の不均一になる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来のイオン注入装置の欠点を解消し、ウェハ
面を回転させて、非チャンネリング方向でイオン注入を
行うことにより、ウェハ面内でイオン注入の均一性を保
持するイオン注入装置を提供し二うとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は （１）　　注入イオンビーム発生手段と、これに向い合
う位置にウェハを支持する手段と、該支持手段を回転す
る手段とからなり、該回転手段には所定の回転数及び回
転角で該支持手段を停止し、一定時間静止した後再び回
転を開始する制御手段を付設することを特徴とするイオ
ン注入装置。

（２）　　ウェハ支持手段を静止する間に注入イオンと
−ム発生手段を所定時間作動させる制御手段を該発生手
段に付設することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のイオン注入装置。

（３）　　注入イオンビーム発生手段に対してウエノ・
支持手段を所定角に調整する制御手段を該支持手段に付
設することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイ
オン注入装置。

である。

（作用） 第１図は本発明の実施例である。ウエノ・１はここでは
例として（００１）面ＧａＡｓ　　ウエノ・を用いる。

互いに直交する＜１１０〉および＜１１０〉に平行にウ
ェハとりつけ金属板２に目印７が付けてあシ、これにウ
ェハの（１１０）と＜１１０〉を合わせて貼うつける。

注入位置にウエノ・が平たら、まず■　非チャンネリン
グ方向にウエノ・を回転してこの位置で静止させる。

■　注入終了までに回転させる角度と回数を決める。こ
の角度はすべて非チャンネリング方向である。

■　設計注入量を（回転する回数＋１）で分割する。

■　各々の角度で静止している状態で注入がウェハ全面
に行なわれる。これは、この状態でウェハ内ビームスキ
ャンニングがくますく均一に行なわれることを意味する
。

■　■の方法で設計した各角度での注入が行なわれ最後
に設計通りの注入になって終了する。

上記の注入法によれば特にウエノ・の外周部で起こりや
すい（第３図参照）チャンネリングが避けられる。

なお非チャンネリング角度は結晶構造とビーム入射角度
から計算できるのでこれをコンピューターに記憶させ、
ビームＯＮ　−ＯＦＦ　　の制御とウェハ回転の制御を
シーケン７ャルにコンピュータで行なうことによυ、自
動化も可能である。

また注入角ψも変化させ得る第２の回転機構も導入して
、注入角の自由度を増加させることもできる。

（実施例） （１００）面のＧａＡｓ　　ウェハに、２８Ｓ１＋を１
８０ｋｅＶで１．６　Ｘ　１０１１０−２　イオン注入
した。ウェハはム、Ｂ、Ｏの、隣接した５枚を用意し、
各々下記の要領でマスクパターンを用いた選択注入をし
、ＦＥＴを作製した。

ウェハＡ：第２図において、ψ＝７°、φ＝３０°の角
度で固定し、従来法での注入を施した。

クエハＢ：第２図においてψ＝７°は同じとし、注入量
を２分割して、φ１＝３０°、φ重＝２１０°０２角度
で、各々８　Ｘ　１０”　ｃｍ−”ずつ注入し、計ｔ　
６　Ｘ　１０”ｃｙｙｒ″″ｌの注入を施した。

ウェハＣ：第２図においてψ＝７°は共通で、注入量を
４分割して、φ、＝５ａＯ，φ、＝１２０°、φｌ＝２
１０°、φ４＝５００°の４角度で、各々４Ｘ１０”ｃ
ｍ″″８ずつ注入し、計ｔ６Ｘ１０”ロー２の注入を施
した。

ＦＥＴはソース・ドレイン間５μｍ１　ゲート長１μｍ
１ゲート幅５μｍである。活性化アニールは、ｐ　−Ｏ
ＶＤ　ＳｉＮ保護膜を用い、８２０℃２０分間Ｎ２　　
雰囲気中で行なった。オーム性電極はＡｕ−Ｇｏ−Ｎｉ
　　の合金、ショットキー電極はＡｕ／Ｔｉで得た。

ウェハ全体的５００　ＦＥＴ　（２）　ｖｔｈは、自動
ブロービングによシソース・ドレイン間飽和電魔王（１
ｓ８　　のゲート電圧ｖｇ依存性から求めた。第４．５
図は、それぞれウェハＡとウェハＣに対して得られたＶ
ｔｈの分布を色分けで示したもので、色が濃いほどｖｔ
ｈがマイナス値となって（ｏｎ　　り７トして〕いる。

従来法で注入したウェハＡでは第４図に示すように左上
から右下にＯｎシフトすなわち片流れしていて、第３図
に示したような注入角度の面内分布を反映した分布とな
っている。このため７ｔｈの標単偏差σＶｔｈは６８　
ｍＶと大きくなっている。一方第５図に示すウェハＣで
はそのような分布がなく平均値”ｔｈはほぼそのままに
σｖｔｈは２６　ｍＶ　　と大幅に均一化していること
がわかる。ウェハＢでもウェハＣと同様の結果が得られ
、σｖｔｈ＝３３ｍＶ　であった。

（発明の効果） 以上説明し念ように、本発明の装置を用いイオン注入を
、いろいろの非チャンネリング方向から行なうことによ
り、イオン注入のクエー・面内分布を抑制することがで
きる。その結果、ＦＥＴとくに化合物半導体基板上のＦ
ＩＴの特性の面内均一性を保証することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る均一イオン注入のためのウェハ
支持装置の図、第２図は本発明の均一イオン注入を行う
ための、注入イオンビームとウェハの関係を示した図、
第３図は従来のイオン注入の概念図、第４図は従来のイ
オン注入装置で注入したＦＩＴのしきい値電圧分布図、
第５図は本発明のイオン注入装置で注入したＰＥＴのし
きい値電圧分布図である。 １　ウェハ ２　ウェハをとシつける金属板 ３　ウェハ支持ステージ ４　ウェハ回転用ステッピングモーター５　金属板２を
回転させるだめのローラー６　金属板２の回転を支える
滑車 ７　ウェハの結晶方位を示す金属板２につけた目印 ８　注入イオンビーム Ｘ　ウェハ支持ステージ水平方向 Ｙ　ウェハ支持ステージ垂直方向 ψ　ウェハ垂線（＝面方位）とビーム８の成す角度 φ　ウェハの＜１１０〉方向とＸ軸又は（１１０）方向
とＹ軸との成す角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）注入イオンビーム発生手段と、これに向い合う位
   置にウェハを支持する手段と、該支持手段を回転する手
   段とからなり、該回転手段には所定の回転数及び回転角
   で該支持手段を停止し、一定時間静止した後再び回転を
   開始する制御手段を付設することを特徴とするイオン注
   入装置。
2. （２）ウェハ支持手段を静止する間に注入イオンビーム
   発生手段を所定時間作動させる制御手段を該発生手段に
   付設することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   イオン注入装置。
3. （３）注入イオンビーム発生手段に対してウェハ支持手
   段を所定角に調整する制御手段を該支持手段に付設する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオン注
   入装置。