JPS643048B2 - - Google Patents
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- JPS643048B2 JPS643048B2 JP56205015A JP20501581A JPS643048B2 JP S643048 B2 JPS643048 B2 JP S643048B2 JP 56205015 A JP56205015 A JP 56205015A JP 20501581 A JP20501581 A JP 20501581A JP S643048 B2 JPS643048 B2 JP S643048B2
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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
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
-
- 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
- H01J37/302—Controlling tubes by external information, e.g. program control
-
- 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
- H01J37/3172—Maskless patterned ion implantation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/961—Ion beam source and generation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、半導体装置製造工程時におけるイオ
ン注入方法の改良に係わり、特に微細に絞つたイ
オンビームによるイオン注入方法に関する。
ン注入方法の改良に係わり、特に微細に絞つたイ
オンビームによるイオン注入方法に関する。
発明の技術的背景
イオン注入は、半導体装置の製造技術において
欠かせない技術となつており、広く用いられてい
る。例えばSi−MOS−LSIでは、スレツシヨルド
電圧VTHのコントロール、ウエル形成、アイソレ
ーシヨン部形成、ソース・ドレイン形成およびパ
ンチスルー防止等に用いられている。
欠かせない技術となつており、広く用いられてい
る。例えばSi−MOS−LSIでは、スレツシヨルド
電圧VTHのコントロール、ウエル形成、アイソレ
ーシヨン部形成、ソース・ドレイン形成およびパ
ンチスルー防止等に用いられている。
従来のイオン注入技術では、以下に述べる如く
Siウエーハにイオンを均一に注入するようにして
いた。第１図ａ〜ｉはイオン注入技術を用いた従
来のSi−MOS−LSI製造工程を示す断面図であ
る。まず、第１図ａに示す如くSiウエーハ１を
1000〔℃〕酸素雰囲気中で20分間アニールし、約
500〔Å〕の第１酸化膜（SiO2）２を形成する。
次に、第１図ｂに示す如く第１酸化膜２上に約
4000〔Å〕のシリコン窒化膜（Si3N4）３を堆積
し、この窒化膜３上にレジスト４を塗布し、通常
のリソグラフイによりレジストパターンを形成す
る。その後、第１図ｃに示す如くレジスト４をマ
スクとして窒化膜３をエツチングし、この状態で
100〔kV〕の硼素（B+）イオン注入を行い、素子
間分離のためのP+層５を形成する。次いで、第
１図ｄに示す如くレジスト４を除去したのち、
1000〔℃〕酸素雰囲気中で１〔μｍ〕のフイールド
酸化膜６を形成し、その後窒化膜３を除去する。
次に、第１図ｅに示す如く第１酸化膜２を除去し
たのち約300〔Å〕のゲート酸化膜７を形成し、こ
の状態でスレツシヨルド電圧VTHコントロールの
ために70〔kV〕のB+イオンをウエーハ全面に均
一に注入する。次いで、第１図ｆに示す如くウエ
ーハ全面に約3000〔Å〕のポリシリコン膜を堆積
したのち、リソグラフイ技術とエツチング技術と
を用いてポリシリコンゲート８を形成する。続い
て、第１図ｇに示す如くゲート酸化膜７の不要部
分を除去し、この状態で100〔kV〕のAs+イオン
の注入を行いソース９ａおよびドレイン９ｂを形
成する。次に、第１図ｈに示す如くウエーハ全面
に300〔Å〕の絶縁酸化膜（SiO2）１０を堆積し
たのち、この酸化膜１０上に7000〔Å〕のリン酸
ガラス膜１１を堆積し、このガラス膜１１を約
1000〔℃〕の窒素雰囲気中で加熱し該ガラス膜１
１の表面を平滑化する。しかるのち、リソグラフ
イ技術とエツチング技術とを用いコンタクトホー
ルを形成し、続いてAl膜１２を蒸着したのちそ
の不要部を除去してAl配線層を形成することに
よつて、第１図ｉに示す如くSi−MOS−LSIが形
成されることになる。
Siウエーハにイオンを均一に注入するようにして
いた。第１図ａ〜ｉはイオン注入技術を用いた従
来のSi−MOS−LSI製造工程を示す断面図であ
る。まず、第１図ａに示す如くSiウエーハ１を
1000〔℃〕酸素雰囲気中で20分間アニールし、約
500〔Å〕の第１酸化膜（SiO2）２を形成する。
次に、第１図ｂに示す如く第１酸化膜２上に約
4000〔Å〕のシリコン窒化膜（Si3N4）３を堆積
し、この窒化膜３上にレジスト４を塗布し、通常
のリソグラフイによりレジストパターンを形成す
る。その後、第１図ｃに示す如くレジスト４をマ
スクとして窒化膜３をエツチングし、この状態で
100〔kV〕の硼素（B+）イオン注入を行い、素子
間分離のためのP+層５を形成する。次いで、第
１図ｄに示す如くレジスト４を除去したのち、
1000〔℃〕酸素雰囲気中で１〔μｍ〕のフイールド
酸化膜６を形成し、その後窒化膜３を除去する。
次に、第１図ｅに示す如く第１酸化膜２を除去し
たのち約300〔Å〕のゲート酸化膜７を形成し、こ
の状態でスレツシヨルド電圧VTHコントロールの
ために70〔kV〕のB+イオンをウエーハ全面に均
一に注入する。次いで、第１図ｆに示す如くウエ
ーハ全面に約3000〔Å〕のポリシリコン膜を堆積
したのち、リソグラフイ技術とエツチング技術と
を用いてポリシリコンゲート８を形成する。続い
て、第１図ｇに示す如くゲート酸化膜７の不要部
分を除去し、この状態で100〔kV〕のAs+イオン
の注入を行いソース９ａおよびドレイン９ｂを形
成する。次に、第１図ｈに示す如くウエーハ全面
に300〔Å〕の絶縁酸化膜（SiO2）１０を堆積し
たのち、この酸化膜１０上に7000〔Å〕のリン酸
ガラス膜１１を堆積し、このガラス膜１１を約
1000〔℃〕の窒素雰囲気中で加熱し該ガラス膜１
１の表面を平滑化する。しかるのち、リソグラフ
イ技術とエツチング技術とを用いコンタクトホー
ルを形成し、続いてAl膜１２を蒸着したのちそ
の不要部を除去してAl配線層を形成することに
よつて、第１図ｉに示す如くSi−MOS−LSIが形
成されることになる。
背景技術の問題点
前述したSi−MOS−LSI製造工程時におけるイ
オン注入は、いずれも均一イオン注入であり、こ
のようなイオン注入を施して製作されたMOSト
ランジスタはそのゲート長やゲート幅等によりス
レツシヨルド電圧VTHの値が異つてしまう。第２
図はゲート長とスレツシヨルド電圧VTHとの関係
を示す特性図で、第３図はゲート幅とスレツシヨ
ルド電圧VTHとの関係を示す特性図である。この
ようにトランジスタのゲート長やゲート幅が短か
くなるに伴い、つまりトランジスタが微細化する
に伴いスレツシヨルド電圧VTHのコントロールが
困難となる。また、トランジスタの微細化に伴い
狭チヤネル効果やパンチスルー等の発生し易くな
ると云う問題があつた。
オン注入は、いずれも均一イオン注入であり、こ
のようなイオン注入を施して製作されたMOSト
ランジスタはそのゲート長やゲート幅等によりス
レツシヨルド電圧VTHの値が異つてしまう。第２
図はゲート長とスレツシヨルド電圧VTHとの関係
を示す特性図で、第３図はゲート幅とスレツシヨ
ルド電圧VTHとの関係を示す特性図である。この
ようにトランジスタのゲート長やゲート幅が短か
くなるに伴い、つまりトランジスタが微細化する
に伴いスレツシヨルド電圧VTHのコントロールが
困難となる。また、トランジスタの微細化に伴い
狭チヤネル効果やパンチスルー等の発生し易くな
ると云う問題があつた。
発明の目的
本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、イオン注入を行
つて半導体装置を製造するに際し、トランジスタ
のスレツシヨルド電圧VTHの値を容易かつ正確に
コントロールすることができ、さらにトランジス
タの微細化に伴う狭チヤネル効果やパンチスルー
等の発生防止に寄与し得るイオン注入方法を提供
することにある。
ので、その目的とするところは、イオン注入を行
つて半導体装置を製造するに際し、トランジスタ
のスレツシヨルド電圧VTHの値を容易かつ正確に
コントロールすることができ、さらにトランジス
タの微細化に伴う狭チヤネル効果やパンチスルー
等の発生防止に寄与し得るイオン注入方法を提供
することにある。
発明の概要
最近、共晶合金液体金属イオン源を用いて輝度
が高いB+，P+，As+の微細スポツト用イオンが
作られるようになつている。このような微細寸法
イオンビームを適時偏向およびブランキングする
ことができれば、イオン注入領域の注入イオン濃
度を自由に可変できると考えられる。一方、トラ
ンジスタのスレツシヨルド電圧VTHの値は、ゲー
ト長およびゲート幅のみならずゲート部分への注
入イオン濃度により変わることが知られている。
が高いB+，P+，As+の微細スポツト用イオンが
作られるようになつている。このような微細寸法
イオンビームを適時偏向およびブランキングする
ことができれば、イオン注入領域の注入イオン濃
度を自由に可変できると考えられる。一方、トラ
ンジスタのスレツシヨルド電圧VTHの値は、ゲー
ト長およびゲート幅のみならずゲート部分への注
入イオン濃度により変わることが知られている。
本発明はこのような点に着目し、イオン注入要
素領域より小さな微細寸法イオンビームを作るた
めのイオン銃およびイオン光学系を具備すると共
に、イオンビームを試料面上で走査する偏向機能
およびイオンビームをブランキングするブランキ
ング機能を有したイオン注入装置を用い、ゲート
長およびゲート幅が短いトランジスタを含む半導
体装置のゲート領域、ソース・ドレイン領域或い
はフイールド領域にイオンを注入するに際し、上
記領域のイオン注入の場所により注入イオンの濃
度を可変するようにした方法である。
素領域より小さな微細寸法イオンビームを作るた
めのイオン銃およびイオン光学系を具備すると共
に、イオンビームを試料面上で走査する偏向機能
およびイオンビームをブランキングするブランキ
ング機能を有したイオン注入装置を用い、ゲート
長およびゲート幅が短いトランジスタを含む半導
体装置のゲート領域、ソース・ドレイン領域或い
はフイールド領域にイオンを注入するに際し、上
記領域のイオン注入の場所により注入イオンの濃
度を可変するようにした方法である。
発明の実施例
以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。
明する。
第４図は本発明の一実施例に使用したマイクロ
イオンビーム注入装置を示す概略構成図である。
図中２１は液体金属を保持すると共に加熱するた
めのフイラメント、２２はエミツタ、２３はＢ
Pt Au Ge系液体金属合金溜、２４はイオン引出
電極、２５はグリツド電極であり、これらから微
細寸法イオンビームを発射するイオン銃が形成さ
れている。２６はイオンビームをON−OFFする
ためのブランキング電極、２７はブランキング用
アパーチヤマスク、２８はイオンビームを収束す
るためのアインツエル型の静電レンズ（コンデン
サレンズ）、２９はウイーンフイルタ型の質量分
析器、３０はイオンを選択するためのイオン選択
用アパーチヤマスク、３１はイオンビームを試料
面上で走査するための偏向器、３２はアインツエ
ル型の静電レンズ（対物レンズ）である。３３は
Siウエーハ等の試料、３４は試料３３を固定保持
する試料台、３５は試料台３４を移動駆動する駆
動モータ、３６は試料台３４の位置を検出するレ
ーザ測長器である。３７はレジストレーシヨンの
ために用いられる反射イオン検出器、３８は検出
器３７で得られた反射イオン信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器である。３９は各種制御
を行うための計算器、４０はインターフエースで
ある。また、４１はフイラメント２１の加熱用電
源、４２はイオン銃の高圧電源、４３はバイアス
電源、４４はイオン引出電極２４の高圧電源、４
５は計算器３９からのパターン信号をアナログ信
号に変換するためのパターン信号発生電源であ
る。４６はコンデンサレンズ２８の高圧電源、４
７は質量分析器２９の電場および磁場を生成する
ための電源、４８は偏向器３１の偏向用電源、４
９は対物レンズ３２の高圧電源である。
イオンビーム注入装置を示す概略構成図である。
図中２１は液体金属を保持すると共に加熱するた
めのフイラメント、２２はエミツタ、２３はＢ
Pt Au Ge系液体金属合金溜、２４はイオン引出
電極、２５はグリツド電極であり、これらから微
細寸法イオンビームを発射するイオン銃が形成さ
れている。２６はイオンビームをON−OFFする
ためのブランキング電極、２７はブランキング用
アパーチヤマスク、２８はイオンビームを収束す
るためのアインツエル型の静電レンズ（コンデン
サレンズ）、２９はウイーンフイルタ型の質量分
析器、３０はイオンを選択するためのイオン選択
用アパーチヤマスク、３１はイオンビームを試料
面上で走査するための偏向器、３２はアインツエ
ル型の静電レンズ（対物レンズ）である。３３は
Siウエーハ等の試料、３４は試料３３を固定保持
する試料台、３５は試料台３４を移動駆動する駆
動モータ、３６は試料台３４の位置を検出するレ
ーザ測長器である。３７はレジストレーシヨンの
ために用いられる反射イオン検出器、３８は検出
器３７で得られた反射イオン信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器である。３９は各種制御
を行うための計算器、４０はインターフエースで
ある。また、４１はフイラメント２１の加熱用電
源、４２はイオン銃の高圧電源、４３はバイアス
電源、４４はイオン引出電極２４の高圧電源、４
５は計算器３９からのパターン信号をアナログ信
号に変換するためのパターン信号発生電源であ
る。４６はコンデンサレンズ２８の高圧電源、４
７は質量分析器２９の電場および磁場を生成する
ための電源、４８は偏向器３１の偏向用電源、４
９は対物レンズ３２の高圧電源である。
このような構成のマイクロイオンビーム注入装
置の動作は、周知の電子ビーム描画装置と略同様
であるので、その詳しい説明は省略する。前記エ
ミツタ２２から放射されたイオンはB+を32〔％〕
含む複合イオンである。これから質量分析器２９
と選択用アパーチヤマスク３０とによりB+イオ
ンのみを選択し、対物レンズ３２により試料３３
上にスポツト結像する。イオン源の輝度は１×
106〔Ａ／cm2・str〕で、スポツト直径は0.5〜0.1
〔μｍ〕の領域で可変である。したがつて、トラ
ンジスタのスレツシヨルド電圧VTHの制御のため
には照射量1011〜1012〔イオン／cm2〕が必要とな
るので、４インチ径のSiウエーハの場合0.5〔μｍ
φ〕のビームでイオン注入を行つていけば注入時
間は約５分となる。
置の動作は、周知の電子ビーム描画装置と略同様
であるので、その詳しい説明は省略する。前記エ
ミツタ２２から放射されたイオンはB+を32〔％〕
含む複合イオンである。これから質量分析器２９
と選択用アパーチヤマスク３０とによりB+イオ
ンのみを選択し、対物レンズ３２により試料３３
上にスポツト結像する。イオン源の輝度は１×
106〔Ａ／cm2・str〕で、スポツト直径は0.5〜0.1
〔μｍ〕の領域で可変である。したがつて、トラ
ンジスタのスレツシヨルド電圧VTHの制御のため
には照射量1011〜1012〔イオン／cm2〕が必要とな
るので、４インチ径のSiウエーハの場合0.5〔μｍ
φ〕のビームでイオン注入を行つていけば注入時
間は約５分となる。
第５図はイオン照射量とスレツシヨルド電圧
VTHとの関係を示す特性図であり、スレツシヨル
ド電圧VTHがイオン照射量と一次の関係になるこ
とが判る。また、前記第２図および第３図から判
るように、ゲート長およびゲート幅が３〔μｍ〕
以下のMOSトランジスタのスレツシヨルド電圧
VTHは、ゲート部分の寸法およびイオン照射量の
関係数で VTH＝Ｆ（Ｌ，Ｗ，Ｄ） …(1) と示される。ここで、Ｌはゲート長、Ｗはゲート
幅、Ｄはイオン照射量である。したがつて、前記
計算器３９に上記第１式の関係を格納しておき、
ゲート寸法に応じてイオン照射量を変えることに
よつて前記スレツシヨルド電圧VTHの制御が可能
となる。Siウエーハ面内でビーム照射量を変える
方法は、例えば次のようにすればよい。いま、前
記ブランキング電極２６に電圧Vpが与えられる
とイオンビームはOFF（ブランキング）されるも
のとする。また、偏向電圧は階段状のものとしイ
オンビームがステツプ状に走査されるものとす
る。さらに、イオンビームがある位置xoにとどま
る時間をΔtとし、ブランキング信号の長さは
（1/10）Δtのステツプで変えられるものとする。
このようにした場合、ブランキング電圧を第６図
に示す如く変化させると位置x0，x1，x5，x6では
イオンビームは照射されず、x2，x3，x4ではイオ
ンビーム照射時間が（9/10）Δtとなり、位置x7，
x8，x9ではイオンビーム照射時間が（5/10）Δt
となる。かくして任意の位置でイオンビームの照
射量を10段階に変えることが可能となる。
VTHとの関係を示す特性図であり、スレツシヨル
ド電圧VTHがイオン照射量と一次の関係になるこ
とが判る。また、前記第２図および第３図から判
るように、ゲート長およびゲート幅が３〔μｍ〕
以下のMOSトランジスタのスレツシヨルド電圧
VTHは、ゲート部分の寸法およびイオン照射量の
関係数で VTH＝Ｆ（Ｌ，Ｗ，Ｄ） …(1) と示される。ここで、Ｌはゲート長、Ｗはゲート
幅、Ｄはイオン照射量である。したがつて、前記
計算器３９に上記第１式の関係を格納しておき、
ゲート寸法に応じてイオン照射量を変えることに
よつて前記スレツシヨルド電圧VTHの制御が可能
となる。Siウエーハ面内でビーム照射量を変える
方法は、例えば次のようにすればよい。いま、前
記ブランキング電極２６に電圧Vpが与えられる
とイオンビームはOFF（ブランキング）されるも
のとする。また、偏向電圧は階段状のものとしイ
オンビームがステツプ状に走査されるものとす
る。さらに、イオンビームがある位置xoにとどま
る時間をΔtとし、ブランキング信号の長さは
（1/10）Δtのステツプで変えられるものとする。
このようにした場合、ブランキング電圧を第６図
に示す如く変化させると位置x0，x1，x5，x6では
イオンビームは照射されず、x2，x3，x4ではイオ
ンビーム照射時間が（9/10）Δtとなり、位置x7，
x8，x9ではイオンビーム照射時間が（5/10）Δt
となる。かくして任意の位置でイオンビームの照
射量を10段階に変えることが可能となる。
次に、上述したマイクロホンビーム装置を使用
し、本発明方法をSi−MOS−LSIの製造工程に適
用した例について説明する。まず、前記第４図に
示すマイクロホンビーム装置でB+イオンを注入
可能なものとAs+イオンを注入可能なものとを用
意し、それぞれイオン加速電圧を可変できるよう
にしておく。そして、前記第１図ｃに示したB+
イオン注入工程の代りに、第７図に示す如くフイ
ールド部分となるP+層５のみへのB+イオン注入
を行う。ここで、B+イオンの加速電圧は100
〔kV〕に調節し、P+層５の周辺部、つまり最終
的にソース・ドレイン領域９ａ，９ｂとなる部分
に接近する場所及びゲート下のチヤネル領域とフ
イールド領域の境界の注入イオン濃度を他より薄
くする。これにより、狭チヤネル効果が生じ難く
なるので、微細寸法のトランジスタ形成に極めて
有効となる。また、前記第１図ｅに示したB+イ
オン注入工程の代りに、第８図に示す如く最終的
にゲート領域となる部分のみへのB+イオン注入
を行う。ここで、B+イオンの加速電圧は70〔kV〕
に調節し、ゲートの短いもの程その注入イオン濃
度を濃くする。これにより、ゲート長が３〔μｍ〕
以下の微細寸法トランジスタを形成する場合にあ
つても、そのスレツシヨルド電圧VTHの制御が極
めて容易となる。なお、イオンビームのゲート部
分に対する位置は、LSIのチツプ内に設けられた
マークからの反射イオンを利用して高精度に検出
することができた。また、前記第１図ｇに示した
Asイオン注入工程の代りに、第９図に示す如く
ソース・ドレイン領域９ａ，９ｂのみへのAsイ
オン注入を行う。ここで、Asイオンの加速電圧
は100〔kV〕に調節し、ドレイン領域９ｂのゲー
ト領域に近接する位置の注入イオン濃度を他より
薄くする。これにより、パンチスルー防止効果が
顕著となり微細寸法トランジスタの形成に極めて
有効となる。
し、本発明方法をSi−MOS−LSIの製造工程に適
用した例について説明する。まず、前記第４図に
示すマイクロホンビーム装置でB+イオンを注入
可能なものとAs+イオンを注入可能なものとを用
意し、それぞれイオン加速電圧を可変できるよう
にしておく。そして、前記第１図ｃに示したB+
イオン注入工程の代りに、第７図に示す如くフイ
ールド部分となるP+層５のみへのB+イオン注入
を行う。ここで、B+イオンの加速電圧は100
〔kV〕に調節し、P+層５の周辺部、つまり最終
的にソース・ドレイン領域９ａ，９ｂとなる部分
に接近する場所及びゲート下のチヤネル領域とフ
イールド領域の境界の注入イオン濃度を他より薄
くする。これにより、狭チヤネル効果が生じ難く
なるので、微細寸法のトランジスタ形成に極めて
有効となる。また、前記第１図ｅに示したB+イ
オン注入工程の代りに、第８図に示す如く最終的
にゲート領域となる部分のみへのB+イオン注入
を行う。ここで、B+イオンの加速電圧は70〔kV〕
に調節し、ゲートの短いもの程その注入イオン濃
度を濃くする。これにより、ゲート長が３〔μｍ〕
以下の微細寸法トランジスタを形成する場合にあ
つても、そのスレツシヨルド電圧VTHの制御が極
めて容易となる。なお、イオンビームのゲート部
分に対する位置は、LSIのチツプ内に設けられた
マークからの反射イオンを利用して高精度に検出
することができた。また、前記第１図ｇに示した
Asイオン注入工程の代りに、第９図に示す如く
ソース・ドレイン領域９ａ，９ｂのみへのAsイ
オン注入を行う。ここで、Asイオンの加速電圧
は100〔kV〕に調節し、ドレイン領域９ｂのゲー
ト領域に近接する位置の注入イオン濃度を他より
薄くする。これにより、パンチスルー防止効果が
顕著となり微細寸法トランジスタの形成に極めて
有効となる。
かくして形成されたSi−MOS−LSIにおいて
は、ゲート長およびゲート幅が３〔μｍ〕以下の
微細寸法トランジスタにあつてもそのスレツシヨ
ルド電圧VTHを容易に規定値に保持することがで
きた。しかも、狭チヤネル効果やパンチスルーの
発生等が極めて少なく信頼性の高いものとなつ
た。
は、ゲート長およびゲート幅が３〔μｍ〕以下の
微細寸法トランジスタにあつてもそのスレツシヨ
ルド電圧VTHを容易に規定値に保持することがで
きた。しかも、狭チヤネル効果やパンチスルーの
発生等が極めて少なく信頼性の高いものとなつ
た。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記注入イオンはB+，As
に限るものではなく、半導体工業で必要とされる
Si+，Ga+，Se+，P+等の液体金属化できるもの
であればよい。これにより、Si−MOS−LSIに限
らずGaAs−LSI、ジヨセフソンジヤツクシヨン
LSI、その他各種の半導体装置製造工程に適用す
ることが可能である。また、イオンビームは円形
に限るものではなく、ビーム整形用アパーチヤマ
スク等により適当な形状に整形されたものであつ
てもよい。さらに、前記電子銃としては液体金属
イオン銃の他に、ガス電界電離型等の高輝度を得
ることができるものであればよい。つまり、輝度
が約１×103〔Ａ／cm2・str〕以下では、イオン注
入に要する時間が天文学的数字となり非現実とな
るためである。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
のではない。例えば、前記注入イオンはB+，As
に限るものではなく、半導体工業で必要とされる
Si+，Ga+，Se+，P+等の液体金属化できるもの
であればよい。これにより、Si−MOS−LSIに限
らずGaAs−LSI、ジヨセフソンジヤツクシヨン
LSI、その他各種の半導体装置製造工程に適用す
ることが可能である。また、イオンビームは円形
に限るものではなく、ビーム整形用アパーチヤマ
スク等により適当な形状に整形されたものであつ
てもよい。さらに、前記電子銃としては液体金属
イオン銃の他に、ガス電界電離型等の高輝度を得
ることができるものであればよい。つまり、輝度
が約１×103〔Ａ／cm2・str〕以下では、イオン注
入に要する時間が天文学的数字となり非現実とな
るためである。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
発明の効果
以上詳述したように本発明方法によれば、ゲー
ト長およびゲート幅が短いトランジスタを含む半
導体装置のゲート領域、ソース・ドレイン領域或
いはフイールド領域にイオンを注入するに際し、
イオン注入の場所により注入イオンの濃度を可変
するようにしているので、トランジスタのスレツ
シヨルド電圧を容易、かつ正確にコントロールで
きるのは勿論、特にサブミクロンの微細寸法トラ
ンジスタの狭チヤネル効果およびパンチスルーの
発生防止に絶大なる効果を発揮する。したがつ
て、微細寸法トランジスタを含む各種半導体装置
の製作に極めて有効となる。
ト長およびゲート幅が短いトランジスタを含む半
導体装置のゲート領域、ソース・ドレイン領域或
いはフイールド領域にイオンを注入するに際し、
イオン注入の場所により注入イオンの濃度を可変
するようにしているので、トランジスタのスレツ
シヨルド電圧を容易、かつ正確にコントロールで
きるのは勿論、特にサブミクロンの微細寸法トラ
ンジスタの狭チヤネル効果およびパンチスルーの
発生防止に絶大なる効果を発揮する。したがつ
て、微細寸法トランジスタを含む各種半導体装置
の製作に極めて有効となる。
第１図ａ〜ｉは従来のイオン注入方法を利用し
たSi−MOS−LSI製造工程を示す断面図、第２図
はゲート長とスレツシヨルド電圧との関係を示す
特性図、第３図はゲート幅とスレツシヨルド電圧
との関係を示す特性図、第４図は本発明の一実施
例方法に使用したマイクロイオンビーム注入装置
を示す概略構成図、第５図はB+イオン照射量と
スレツシヨルド電圧との関係を示す特性図、第６
図は上記イオンビーム注入装置によるイオン注入
量可変作用を説明するための模式図、第７図乃至
第９図はそれぞれ上記実施例方法に係わるイオン
注入工程を示す断面図である。 １……Siウエーハ、２……第１酸化膜、３……
シリコン窒化膜、４……レジスト、５……P+領
域、６……フイールド酸化膜、７……ゲート酸化
膜、８……ポリシリコンゲート、９ａ……ソー
ス、７ｂ……ドレイン、１０……絶縁酸化膜、１
１……リン酸ガラス膜、１２……Al配線層、２
１……フイラメント、２２……エミツタ、２３…
…液体金属合金溜、２４……イオン引出電極、２
５……グリツド電極、２６……ブランキング電
極、２７……ブランキング用アパーチヤマスク、
２８，３２……静電レンズ、３３……試料、３７
……反射イオン検出器、３９……計算機、４０…
…インタフエース、４１，〜，４９……電源。
たSi−MOS−LSI製造工程を示す断面図、第２図
はゲート長とスレツシヨルド電圧との関係を示す
特性図、第３図はゲート幅とスレツシヨルド電圧
との関係を示す特性図、第４図は本発明の一実施
例方法に使用したマイクロイオンビーム注入装置
を示す概略構成図、第５図はB+イオン照射量と
スレツシヨルド電圧との関係を示す特性図、第６
図は上記イオンビーム注入装置によるイオン注入
量可変作用を説明するための模式図、第７図乃至
第９図はそれぞれ上記実施例方法に係わるイオン
注入工程を示す断面図である。 １……Siウエーハ、２……第１酸化膜、３……
シリコン窒化膜、４……レジスト、５……P+領
域、６……フイールド酸化膜、７……ゲート酸化
膜、８……ポリシリコンゲート、９ａ……ソー
ス、７ｂ……ドレイン、１０……絶縁酸化膜、１
１……リン酸ガラス膜、１２……Al配線層、２
１……フイラメント、２２……エミツタ、２３…
…液体金属合金溜、２４……イオン引出電極、２
５……グリツド電極、２６……ブランキング電
極、２７……ブランキング用アパーチヤマスク、
２８，３２……静電レンズ、３３……試料、３７
……反射イオン検出器、３９……計算機、４０…
…インタフエース、４１，〜，４９……電源。
Claims (1)
- １ LSIのパターン寸法より小さな微細寸法イオ
ンビームを作るためのイオン銃およびイオン光学
系を具備すると共に、イオンビームを試料面上で
走査する偏向機能およびイオンビームをブランキ
ングするブランキング機能を有したイオン注入装
置を用い、ゲート長およびゲート幅が短いトラン
ジスタを含む半導体装置のゲート領域、ソース・
ドレイン領域或いはフイールド領域にイオンを注
入するに際し、ゲート領域ではゲート長の短いも
の程その注入イオンの濃度を濃くし、ソース・ド
レイン領域ではドレインの領域のゲート領域に近
接する場所の注入のイオンの濃度を薄くし、フイ
ールド領域では該領域のソース・ドレイン領域に
近接する場所およびゲート下のチヤネル領域とフ
イールド領域の境界の注入イオンの濃度を薄くし
たことを特徴とするイオン注入方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56205015A JPS58106823A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン注入方法 |
| US06/448,048 US4481042A (en) | 1981-12-18 | 1982-12-08 | Ion implantation method |
| EP82306568A EP0082640B1 (en) | 1981-12-18 | 1982-12-09 | Ion implantation method |
| DE8282306568T DE3277479D1 (en) | 1981-12-18 | 1982-12-09 | Ion implantation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56205015A JPS58106823A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106823A JPS58106823A (ja) | 1983-06-25 |
| JPS643048B2 true JPS643048B2 (ja) | 1989-01-19 |
Family
ID=16500029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56205015A Granted JPS58106823A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン注入方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4481042A (ja) |
| EP (1) | EP0082640B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58106823A (ja) |
| DE (1) | DE3277479D1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60143630A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | Fujitsu Ltd | イオン注入方法 |
| US6784033B1 (en) | 1984-02-15 | 2004-08-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for the manufacture of an insulated gate field effect semiconductor device |
| JPS61140175A (ja) * | 1984-12-13 | 1986-06-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 被膜作製方法 |
| JPS60243960A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Hitachi Ltd | イオンマイクロビ−ム装置 |
| JP2597976B2 (ja) * | 1985-03-27 | 1997-04-09 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPS61237421A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-22 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| FR2592225B1 (fr) * | 1985-12-20 | 1988-02-05 | Thomson Csf | Transistor hyperfrequence de puissance |
| FR2592224B1 (fr) * | 1985-12-20 | 1988-10-07 | Thomson Csf | Transistor a effet de champ, et circuit integre logique comportant un tel transistor |
| US4746964A (en) * | 1986-08-28 | 1988-05-24 | Fairchild Semiconductor Corporation | Modification of properties of p-type dopants with other p-type dopants |
| US5256579A (en) * | 1989-04-03 | 1993-10-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunable-frequency Gunn diodes fabrication with focused ion beams |
| US5504356A (en) * | 1992-11-16 | 1996-04-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor accelerometer |
| JP2000040691A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置製造方法 |
| KR100546334B1 (ko) * | 2003-07-01 | 2006-01-26 | 삼성전자주식회사 | 반도체 웨이퍼의 각 영역별로 불순물 농도가 다른 집적회로 반도체 소자 및 그 제조방법 |
| US7425353B2 (en) * | 2004-01-29 | 2008-09-16 | International Business Machines Corporation | Enhancement of magnetic media recording performance using ion irradiation to tailor exchange coupling |
| US20070195482A1 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-23 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Johnsen-Rahbek electrostatic chuck driven with AC voltage |
| KR200466175Y1 (ko) * | 2011-06-13 | 2013-04-03 | 백미정 | 유희 시설물 결합용 코일 스프링 연결 구조물 |
| CN104538457A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-04-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置 |
| US20250166959A1 (en) * | 2023-11-16 | 2025-05-22 | Axcelis Technologies, Inc. | High bandwidth variable dose ion implantation system and method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA953823A (en) * | 1971-08-24 | 1974-08-27 | Western Electric Company, Incorporated | Ion beam control apparatus |
| US4063103A (en) * | 1975-04-11 | 1977-12-13 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Electron beam exposure apparatus |
| FR2412939A1 (fr) * | 1977-12-23 | 1979-07-20 | Anvar | Implanteur d'ions a fort courant |
| US4283631A (en) * | 1980-02-22 | 1981-08-11 | Varian Associates, Inc. | Bean scanning and method of use for ion implantation |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP56205015A patent/JPS58106823A/ja active Granted
-
1982
- 1982-12-08 US US06/448,048 patent/US4481042A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-09 EP EP82306568A patent/EP0082640B1/en not_active Expired
- 1982-12-09 DE DE8282306568T patent/DE3277479D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4481042A (en) | 1984-11-06 |
| EP0082640B1 (en) | 1987-10-14 |
| EP0082640A2 (en) | 1983-06-29 |
| JPS58106823A (ja) | 1983-06-25 |
| EP0082640A3 (en) | 1984-08-22 |
| DE3277479D1 (en) | 1987-11-19 |
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