JP2003188110A - ドーピング方法およびイオン注入装置 - Google Patents
ドーピング方法およびイオン注入装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 浅いｐ形層またはｎ形層を形成することがで
きるドーピング方法、およびイオン注入装置を提供す
る。 【解決手段】 第１および第２のイオン源１１ａおよび
１１ｂと、第１のイオン源１１ａから引き出されたイオ
ンの質量分離を行う第１の質量分離器１３ａと、第２の
イオン源１１ｂから引き出されたイオンの質量分離を行
う第２の質量分離器１３ｂと、第１および第２の質量分
離器１３ａおよび１３ｂで分離されたイオンを基板２０
に導入するための導入手段とを備える。
きるドーピング方法、およびイオン注入装置を提供す
る。 【解決手段】 第１および第２のイオン源１１ａおよび
１１ｂと、第１のイオン源１１ａから引き出されたイオ
ンの質量分離を行う第１の質量分離器１３ａと、第２の
イオン源１１ｂから引き出されたイオンの質量分離を行
う第２の質量分離器１３ｂと、第１および第２の質量分
離器１３ａおよび１３ｂで分離されたイオンを基板２０
に導入するための導入手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にド
ーピングを行う方法、およびイオン注入装置に関する。
ーピングを行う方法、およびイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子や半導体集積回路を製造する
場合、半導体基板に不純物イオンを注入してｐ形層やｎ
形層を形成する技術が重要となる。次世代の超大規模集
積回路では、従来の接合に比べてより浅い接合の形成が
必要とされる。現在、シリコン基板に浅い接合を形成す
るための技術として、一般的には、低エネルギーイオン
注入法と短時間熱処理技術とを組み合わせた技術が用い
られている。
場合、半導体基板に不純物イオンを注入してｐ形層やｎ
形層を形成する技術が重要となる。次世代の超大規模集
積回路では、従来の接合に比べてより浅い接合の形成が
必要とされる。現在、シリコン基板に浅い接合を形成す
るための技術として、一般的には、低エネルギーイオン
注入法と短時間熱処理技術とを組み合わせた技術が用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、不純物
イオン注入時には、シリコン基板に高密度で格子欠陥が
導入される。このうち、格子間シリコンは、イオン注入
されたボロンと反応してボロンの拡散速度を増加させ、
また、シリコン空孔格子は、イオン注入されたヒ素の拡
散速度を増加させる（Ｗ．Ｋ． Ｈｏｌｋｅｒら、Ａｐ
ｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４，１２５（１９７４））。した
がって、浅いｐ形層またはｎ形層を形成するために低エ
ネルギーイオン注入法で不純物をシリコン基板に注入し
ても、目的とする浅いｐ形層またはｎ形層を形成するこ
とが難しい。
イオン注入時には、シリコン基板に高密度で格子欠陥が
導入される。このうち、格子間シリコンは、イオン注入
されたボロンと反応してボロンの拡散速度を増加させ、
また、シリコン空孔格子は、イオン注入されたヒ素の拡
散速度を増加させる（Ｗ．Ｋ． Ｈｏｌｋｅｒら、Ａｐ
ｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４，１２５（１９７４））。した
がって、浅いｐ形層またはｎ形層を形成するために低エ
ネルギーイオン注入法で不純物をシリコン基板に注入し
ても、目的とする浅いｐ形層またはｎ形層を形成するこ
とが難しい。
【０００４】上記の状況に鑑み、本発明は、従来の方法
よりも浅いｐ形層またはｎ形層を形成することができる
ドーピング方法、およびイオン注入装置を提供すること
を目的とする。
よりも浅いｐ形層またはｎ形層を形成することができる
ドーピング方法、およびイオン注入装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のドーピング方法は、シリコン基板にドーピ
ングを行う方法であって、１００℃以下の温度のシリコ
ン基板に、０．１ｋｅＶ〜１５ｋｅＶの範囲内のエネル
ギーで不純物イオンを注入し０．０１ｋｅＶ〜４ｋｅＶ
の範囲内のエネルギーで水素イオンを注入する第１の工
程と、前記シリコン基板を６００℃〜９００℃の範囲内
の温度で熱処理する第２の工程とを含むことを特徴とす
る。
に、本発明のドーピング方法は、シリコン基板にドーピ
ングを行う方法であって、１００℃以下の温度のシリコ
ン基板に、０．１ｋｅＶ〜１５ｋｅＶの範囲内のエネル
ギーで不純物イオンを注入し０．０１ｋｅＶ〜４ｋｅＶ
の範囲内のエネルギーで水素イオンを注入する第１の工
程と、前記シリコン基板を６００℃〜９００℃の範囲内
の温度で熱処理する第２の工程とを含むことを特徴とす
る。
【０００６】上記ドーピング方法では、前記不純物イオ
ンが、ボロン、リン、ヒ素、およびこれらの水素化合物
から選ばれる少なくとも１つのイオンであってもよい。
ンが、ボロン、リン、ヒ素、およびこれらの水素化合物
から選ばれる少なくとも１つのイオンであってもよい。
【０００７】また、本発明のイオン注入装置は、基板に
イオンを注入するためのイオン注入装置であって、第１
および第２のイオン源と、前記第１のイオン源から引き
出されたイオンの質量分離を行う第１の質量分離器と、
前記第２のイオン源から引き出されたイオンの質量分離
を行う第２の質量分離器と、前記第１および第２の質量
分離器で分離されたイオンを前記基板に導入するための
導入手段とを備えることを特徴とする。
イオンを注入するためのイオン注入装置であって、第１
および第２のイオン源と、前記第１のイオン源から引き
出されたイオンの質量分離を行う第１の質量分離器と、
前記第２のイオン源から引き出されたイオンの質量分離
を行う第２の質量分離器と、前記第１および第２の質量
分離器で分離されたイオンを前記基板に導入するための
導入手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】上記イオン注入装置では、前記基板が配置
されるステージをさらに備え、前記基板に注入されたイ
オンの量を測定するために前記ステージに接続された第
１の測定手段と、前記第１のイオン源から引き出された
イオンの量を測定するための第２の測定手段と、前記第
２のイオン源から引き出されたイオンの量を測定するた
めの第３の測定手段とをさらに備えてもよい。
されるステージをさらに備え、前記基板に注入されたイ
オンの量を測定するために前記ステージに接続された第
１の測定手段と、前記第１のイオン源から引き出された
イオンの量を測定するための第２の測定手段と、前記第
２のイオン源から引き出されたイオンの量を測定するた
めの第３の測定手段とをさらに備えてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１０】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
ドーピング方法について説明する。
ドーピング方法について説明する。
【００１１】実施形態１の方法では、まず、１００℃以
下の温度のシリコン基板に０．１ｋｅＶ〜１５ｋｅＶの
範囲内（より好ましくは、０．１ｋｅＶ〜５ｋｅＶの範
囲内）のエネルギーで不純物イオンを注入し、０．０１
ｋｅＶ〜４ｋｅＶの範囲内（より好ましくは、０．０１
ｋｅＶ〜１ｋｅＶの範囲内）のエネルギーで水素イオン
を注入する（第１の工程）。このとき、不純物イオンの
注入エネルギーの方が、水素イオンの注入エネルギーよ
りも大きいことが好ましい。不純物イオンとしては、ボ
ロン、リン、ヒ素、およびこれらの水素化物から選ばれ
る少なくとも１つのイオンを用いることができる。上記
の水素化物としては、たとえば、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、Ａｓ
Ｈ3などが挙げられる。シリコン基板の温度は、室温程
度（たとえば２５℃以下）の低温でもよい。不純物イオ
ンと水素イオンとは、同時に注入してもよいし、別々に
注入してもよい。
下の温度のシリコン基板に０．１ｋｅＶ〜１５ｋｅＶの
範囲内（より好ましくは、０．１ｋｅＶ〜５ｋｅＶの範
囲内）のエネルギーで不純物イオンを注入し、０．０１
ｋｅＶ〜４ｋｅＶの範囲内（より好ましくは、０．０１
ｋｅＶ〜１ｋｅＶの範囲内）のエネルギーで水素イオン
を注入する（第１の工程）。このとき、不純物イオンの
注入エネルギーの方が、水素イオンの注入エネルギーよ
りも大きいことが好ましい。不純物イオンとしては、ボ
ロン、リン、ヒ素、およびこれらの水素化物から選ばれ
る少なくとも１つのイオンを用いることができる。上記
の水素化物としては、たとえば、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、Ａｓ
Ｈ3などが挙げられる。シリコン基板の温度は、室温程
度（たとえば２５℃以下）の低温でもよい。不純物イオ
ンと水素イオンとは、同時に注入してもよいし、別々に
注入してもよい。
【００１２】次に、イオンが注入されたシリコン基板
を、６００℃〜９００℃の範囲内の温度で熱処理する
（第２の工程）。熱処理の時間については特に限定はな
いが、たとえば２０分間〜１００分間程度である。熱処
理は、常圧で不活性ガス雰囲気中で行うことが好まし
い。第２の工程の熱処理によって、注入されたイオンが
活性化されるとともに、イオン注入の際に発生した格子
欠陥が消滅してシリコン結晶が回復される。
を、６００℃〜９００℃の範囲内の温度で熱処理する
（第２の工程）。熱処理の時間については特に限定はな
いが、たとえば２０分間〜１００分間程度である。熱処
理は、常圧で不活性ガス雰囲気中で行うことが好まし
い。第２の工程の熱処理によって、注入されたイオンが
活性化されるとともに、イオン注入の際に発生した格子
欠陥が消滅してシリコン結晶が回復される。
【００１３】実施形態１のドーピング方法では、第１の
工程において、低温の基板に低エネルギーで不純物イオ
ンと水素イオンとを浅く注入する。そして、第２の工程
において、不純物イオンと水素イオンとがともに注入さ
れたシリコン基板をアニールすることによって、不純物
イオンの拡散速度を増大させることなく不純物イオンを
活性化することができる。このため、実施形態１のドー
ピング方法では、イオン注入時の不純物分布とほとんど
変わらない分布で不純物を半導体中で活性化でき、従来
の方法に比べて浅い接合を形成することができる。
工程において、低温の基板に低エネルギーで不純物イオ
ンと水素イオンとを浅く注入する。そして、第２の工程
において、不純物イオンと水素イオンとがともに注入さ
れたシリコン基板をアニールすることによって、不純物
イオンの拡散速度を増大させることなく不純物イオンを
活性化することができる。このため、実施形態１のドー
ピング方法では、イオン注入時の不純物分布とほとんど
変わらない分布で不純物を半導体中で活性化でき、従来
の方法に比べて浅い接合を形成することができる。
【００１４】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
イオン注入装置について一例を説明する。なお、実施形
態２の説明では、同一の部分については同一の符号を付
して重複する説明を省略する。
イオン注入装置について一例を説明する。なお、実施形
態２の説明では、同一の部分については同一の符号を付
して重複する説明を省略する。
【００１５】実施形態２のイオン注入装置の一例とし
て、イオン注入装置１０の構成を図１に模式的に示す。
図１を参照して、イオン注入装置１０は、第１および第
２のイオン源１１ａおよび１１ｂと、第１および第２の
引き出し・収束器１２ａおよび１２ｂと、第１および第
２の質量分離器１３ａおよび１３ｂと、収束器１４と、
Ｘ−Ｙ方向偏向器１５と、基板ステージ１６が配置され
たターゲット室１７と、第１および第２のビームモニタ
１８ａおよび１８ｂと、イオンの注入量を測定するため
の測定手段１９とを備える。
て、イオン注入装置１０の構成を図１に模式的に示す。
図１を参照して、イオン注入装置１０は、第１および第
２のイオン源１１ａおよび１１ｂと、第１および第２の
引き出し・収束器１２ａおよび１２ｂと、第１および第
２の質量分離器１３ａおよび１３ｂと、収束器１４と、
Ｘ−Ｙ方向偏向器１５と、基板ステージ１６が配置され
たターゲット室１７と、第１および第２のビームモニタ
１８ａおよび１８ｂと、イオンの注入量を測定するため
の測定手段１９とを備える。
【００１６】イオン注入装置１０は、ターボ分子ポンプ
などの排気手段（図示せず）を備え、内部が減圧できる
ようになっている。基板ステージ１６上には基板２０が
配置されている。基板２０は特に限定はないが、一般的
にはシリコン基板などの半導体基板である。
などの排気手段（図示せず）を備え、内部が減圧できる
ようになっている。基板ステージ１６上には基板２０が
配置されている。基板２０は特に限定はないが、一般的
にはシリコン基板などの半導体基板である。
【００１７】第１および第２のイオン源１１ａおよび１
１ｂは、異なるイオン種を生成するためのイオン源であ
る。これらのイオン源の種類は特に限定がなく、たとえ
ば、プラズマ型、カウフマン型、ＥＣＲプラズマ型など
のイオン源を用いることができる。
１ｂは、異なるイオン種を生成するためのイオン源であ
る。これらのイオン源の種類は特に限定がなく、たとえ
ば、プラズマ型、カウフマン型、ＥＣＲプラズマ型など
のイオン源を用いることができる。
【００１８】第１の引き出し・収束器１２ａは、第１の
イオン源１１ａで生成されたイオンを、引き出し電極に
電圧を印加することによって引き出し、第１の質量分離
器１３ａの入り口に収束させる。また、第２の引き出し
・収束器１２ｂは、第２のイオン源１１ｂで生成された
イオンを、引き出し電極に電圧を印加することによって
引き出し、第２の質量分離器１３ｂの入り口に収束させ
る。このとき、第１および第２のビームモニタ１８ａお
よび１８ｂによって、各イオン源から質量分離器に導入
されたイオンの量がモニタされる。第１および第２の引
き出し・収束器１２ａおよび１２ｂでは、引き出し電極
の電圧を制御してイオンビームのエネルギーを制御す
る。
イオン源１１ａで生成されたイオンを、引き出し電極に
電圧を印加することによって引き出し、第１の質量分離
器１３ａの入り口に収束させる。また、第２の引き出し
・収束器１２ｂは、第２のイオン源１１ｂで生成された
イオンを、引き出し電極に電圧を印加することによって
引き出し、第２の質量分離器１３ｂの入り口に収束させ
る。このとき、第１および第２のビームモニタ１８ａお
よび１８ｂによって、各イオン源から質量分離器に導入
されたイオンの量がモニタされる。第１および第２の引
き出し・収束器１２ａおよび１２ｂでは、引き出し電極
の電圧を制御してイオンビームのエネルギーを制御す
る。
【００１９】第１および第２の質量分離器１３ａおよび
１３ｂは、イオン源から導入されたイオンのうち基板２
０に注入すべきイオンを選別し、収束器１４に導入す
る。収束器１４で収束させられた不純物イオン、水素イ
オン、またはそれらが混合されたイオンは、基板２０に
一様にイオン注入を行うため、Ｘ−Ｙ方向偏向器１５に
導入され、基板２０に注入される。収束器１４およびＸ
−Ｙ方向偏向器１５は、質量分離器で分離されたイオン
を基板２０に導入するための導入手段として機能する。
１３ｂは、イオン源から導入されたイオンのうち基板２
０に注入すべきイオンを選別し、収束器１４に導入す
る。収束器１４で収束させられた不純物イオン、水素イ
オン、またはそれらが混合されたイオンは、基板２０に
一様にイオン注入を行うため、Ｘ−Ｙ方向偏向器１５に
導入され、基板２０に注入される。収束器１４およびＸ
−Ｙ方向偏向器１５は、質量分離器で分離されたイオン
を基板２０に導入するための導入手段として機能する。
【００２０】測定手段１９は、基板２０に注入されたイ
オンの量を測定するための装置である。具体的には、基
板ステージ１６に接続された電量計などを用いることが
できる。イオン注入装置１０では、第１および第２のビ
ームモニタ１８ａおよび１８ｂで測定されたビーム強度
を、測定手段１９を用いて校正できる。この校正によっ
て、基板２０に不純物イオンと水素イオンとを同時に注
入したときでも不純物イオン量と水素イオン量とを個別
に求めることができ、これによって基板２０に注入され
るイオンの量を制御できる。
オンの量を測定するための装置である。具体的には、基
板ステージ１６に接続された電量計などを用いることが
できる。イオン注入装置１０では、第１および第２のビ
ームモニタ１８ａおよび１８ｂで測定されたビーム強度
を、測定手段１９を用いて校正できる。この校正によっ
て、基板２０に不純物イオンと水素イオンとを同時に注
入したときでも不純物イオン量と水素イオン量とを個別
に求めることができ、これによって基板２０に注入され
るイオンの量を制御できる。
【００２１】なお、基板ステージ１６は、基板２０を加
熱するためのヒータ、または基板２０を冷却するための
冷却装置を備えてもよい。
熱するためのヒータ、または基板２０を冷却するための
冷却装置を備えてもよい。
【００２２】イオン注入装置１０では、２つのイオン源
と２つの質量分離器とを用いることによって、異なるイ
オン種を同時または個別に基板２０に注入することがで
きる。したがって、イオン注入装置１０を用いることに
よって、実施形態１で説明した方法、すなわち、不純物
イオンと水素イオンとを低エネルギーでシリコン基板に
注入したのちに熱処理する方法を容易に実施できる。そ
のため、イオン注入装置１０を用いることによって、イ
オン注入時の不純物の分布をそれほど変化させることな
く不純物を半導体中で活性化でき、従来の装置に比べて
浅い接合を形成することができる。さらに、イオン注入
装置１０は、２つのイオン種を同時に注入できるため、
装置の稼働率が高くなり、半導体装置を低コストに製造
できる。
と２つの質量分離器とを用いることによって、異なるイ
オン種を同時または個別に基板２０に注入することがで
きる。したがって、イオン注入装置１０を用いることに
よって、実施形態１で説明した方法、すなわち、不純物
イオンと水素イオンとを低エネルギーでシリコン基板に
注入したのちに熱処理する方法を容易に実施できる。そ
のため、イオン注入装置１０を用いることによって、イ
オン注入時の不純物の分布をそれほど変化させることな
く不純物を半導体中で活性化でき、従来の装置に比べて
浅い接合を形成することができる。さらに、イオン注入
装置１０は、２つのイオン種を同時に注入できるため、
装置の稼働率が高くなり、半導体装置を低コストに製造
できる。
【００２３】なお、本発明のイオン注入装置は、２つの
イオン源と、それに対応した２つの質量分離器と、イオ
ンを基板に導入するための導入手段を備えるものであれ
ばよく、図１のイオン注入装置１０の構成に限らず、他
の様々な構成が可能である。以下に、複数の例を説明す
るが、以下の例はイオン注入装置１０と同様の効果を奏
する。
イオン源と、それに対応した２つの質量分離器と、イオ
ンを基板に導入するための導入手段を備えるものであれ
ばよく、図１のイオン注入装置１０の構成に限らず、他
の様々な構成が可能である。以下に、複数の例を説明す
るが、以下の例はイオン注入装置１０と同様の効果を奏
する。
【００２４】（実施形態３）実施形態３では、本発明の
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
３のイオン注入装置１０ａの構成を、図２に模式的に示
す。イオン注入装置１０ａは、イオン注入装置１０と比
較して、減速器２１を備える点が異なるため、減速器２
１以外の部分は重複する説明を省略する。減速器２１
は、質量分離器で分離されたイオンを減速する装置であ
り、これを用いてイオンを減速することによって、より
浅い接合を形成することが可能となる。
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
３のイオン注入装置１０ａの構成を、図２に模式的に示
す。イオン注入装置１０ａは、イオン注入装置１０と比
較して、減速器２１を備える点が異なるため、減速器２
１以外の部分は重複する説明を省略する。減速器２１
は、質量分離器で分離されたイオンを減速する装置であ
り、これを用いてイオンを減速することによって、より
浅い接合を形成することが可能となる。
【００２５】（実施形態４）実施形態４では、本発明の
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
３のイオン注入装置１０ｂの構成を、図３に模式的に示
す。イオン注入装置１０ｂは、イオン注入装置１０と比
較して、第１および第２のイオン源１１ａおよび１１
ｂ、第１および第２の引き出し・収束器１２ａおよび１
２ｂ、第１および第２の質量分離器１３ａおよび１３
ｂ、第１のビームモニタ１８ａの配置のみが異なるた
め、重複する説明を省略する。
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
３のイオン注入装置１０ｂの構成を、図３に模式的に示
す。イオン注入装置１０ｂは、イオン注入装置１０と比
較して、第１および第２のイオン源１１ａおよび１１
ｂ、第１および第２の引き出し・収束器１２ａおよび１
２ｂ、第１および第２の質量分離器１３ａおよび１３
ｂ、第１のビームモニタ１８ａの配置のみが異なるた
め、重複する説明を省略する。
【００２６】イオン注入装置１０ｂでは、第１の質量分
離器１３ａ、第２の質量分離器１３ｂ、収束器１４、Ｘ
−Ｙ方向偏向器１５、およびターゲット室１７が、この
順序で一列になるように配置されている。そして、第１
の質量分離器１３ａには第１のイオン源１１ａが接続さ
れており、第２の質量分離器１３ｂには、第２のイオン
源１１ｂが接続されている。第１のイオン源１１ａで生
成されたイオンは、第１の引き出し・収束器１２ａによ
って引き出され、第１の質量分離器１３ａによって選別
される。同様に、第２のイオン源１１ｂで生成されたイ
オンは、第２の引き出し・収束器１２ｂによって引き出
され、第２の質量分離器１３ｂによって選別される。第
１および第２の質量分離器１３ａおよび１３ｂに選別さ
れたイオンは、収束器１４とＸ−Ｙ方向偏向器１５とを
経て、基板２０に注入される。第１のビームモニタ１８
ａは、図３に示すように第１の質量分離器１３ａを通過
したイオンをモニタできる位置に配置される。
離器１３ａ、第２の質量分離器１３ｂ、収束器１４、Ｘ
−Ｙ方向偏向器１５、およびターゲット室１７が、この
順序で一列になるように配置されている。そして、第１
の質量分離器１３ａには第１のイオン源１１ａが接続さ
れており、第２の質量分離器１３ｂには、第２のイオン
源１１ｂが接続されている。第１のイオン源１１ａで生
成されたイオンは、第１の引き出し・収束器１２ａによ
って引き出され、第１の質量分離器１３ａによって選別
される。同様に、第２のイオン源１１ｂで生成されたイ
オンは、第２の引き出し・収束器１２ｂによって引き出
され、第２の質量分離器１３ｂによって選別される。第
１および第２の質量分離器１３ａおよび１３ｂに選別さ
れたイオンは、収束器１４とＸ−Ｙ方向偏向器１５とを
経て、基板２０に注入される。第１のビームモニタ１８
ａは、図３に示すように第１の質量分離器１３ａを通過
したイオンをモニタできる位置に配置される。
【００２７】（実施形態５）実施形態５では、本発明の
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
５のイオン注入装置１０ｃの構成を、図４に模式的に示
す。イオン注入装置１０ｃは、イオン注入装置１０ｂと
比較して、減速器２１を備える点のみが異なるため、減
速器２１以外の部分は重複する説明を省略する。減速器
２１は、質量分離器で分離されたイオンを減速する装置
であり、これを用いてイオンを減速することによって、
より浅い接合を形成することが可能となる。
イオン注入装置について他の一例を説明する。実施形態
５のイオン注入装置１０ｃの構成を、図４に模式的に示
す。イオン注入装置１０ｃは、イオン注入装置１０ｂと
比較して、減速器２１を備える点のみが異なるため、減
速器２１以外の部分は重複する説明を省略する。減速器
２１は、質量分離器で分離されたイオンを減速する装置
であり、これを用いてイオンを減速することによって、
より浅い接合を形成することが可能となる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
【００２９】（実施例１）実施例１では、実施形態１の
ドーピング方法でシリコン基板にボロンをドーピングし
た一例について説明する。
ドーピング方法でシリコン基板にボロンをドーピングし
た一例について説明する。
【００３０】まず、シリコン基板に室温（２５℃程度）
で、不純物イオン（Ｂ2Ｈ5 +。注入エネルギー：１０ｋ
ｅＶ）と水素イオン（Ｈ3+。注入エネルギー３．３３ｋ
ｅＶ）とを注入した。不純物イオンは、ジボランをイオ
ン化することによって生成させた。その後、イオンが注
入された複数のシリコン基板について、７００℃、８０
０℃または９００℃のアニール温度で３０分間熱処理を
行った。このようにして、注入したボロンを活性化した
シリコン基板を得た。
で、不純物イオン（Ｂ2Ｈ5 +。注入エネルギー：１０ｋ
ｅＶ）と水素イオン（Ｈ3+。注入エネルギー３．３３ｋ
ｅＶ）とを注入した。不純物イオンは、ジボランをイオ
ン化することによって生成させた。その後、イオンが注
入された複数のシリコン基板について、７００℃、８０
０℃または９００℃のアニール温度で３０分間熱処理を
行った。このようにして、注入したボロンを活性化した
シリコン基板を得た。
【００３１】一方、比較例として、水素イオンを注入せ
ずにボロンイオン（Ｂ+）のみをシリコン基板に注入
し、上記と同様の熱処理条件で熱処理を行った。このよ
うにして、注入したボロンを活性化した比較例のシリコ
ン基板を得た。
ずにボロンイオン（Ｂ+）のみをシリコン基板に注入
し、上記と同様の熱処理条件で熱処理を行った。このよ
うにして、注入したボロンを活性化した比較例のシリコ
ン基板を得た。
【００３２】イオン注入直後および熱処理後の上記シリ
コン基板について、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
によって、表面からの距離とボロン原子密度との関係を
測定した。測定結果を図５に示す。なお、図５には、Ｂ
2Ｈ5 +とＨ3+とを注入した場合の水素原子の原子密度分
布（縦軸は、ボロン原子密度と同じ）についても示す。
コン基板について、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
によって、表面からの距離とボロン原子密度との関係を
測定した。測定結果を図５に示す。なお、図５には、Ｂ
2Ｈ5 +とＨ3+とを注入した場合の水素原子の原子密度分
布（縦軸は、ボロン原子密度と同じ）についても示す。
【００３３】図５から明らかなように、Ｂ2Ｈ5 +イオン
と水素イオンとを注入したシリコン基板では、同じアニ
ール温度で熱処理した比較例のシリコン基板に比べて、
ボロンの分布がかなり浅くなっていた。Ｂ2Ｈ5 +イオン
と水素イオンとを注入したシリコン基板では、８００℃
で熱処理しても、ボロンの分布はイオン注入直後の分布
からあまり変化がなかった。このように、実施例１の方
法によって浅い接合を形成することができた。
と水素イオンとを注入したシリコン基板では、同じアニ
ール温度で熱処理した比較例のシリコン基板に比べて、
ボロンの分布がかなり浅くなっていた。Ｂ2Ｈ5 +イオン
と水素イオンとを注入したシリコン基板では、８００℃
で熱処理しても、ボロンの分布はイオン注入直後の分布
からあまり変化がなかった。このように、実施例１の方
法によって浅い接合を形成することができた。
【００３４】（実施例２）実施例２では、実施形態１の
ドーピング方法でシリコン基板にボロンをドーピングし
た一例について説明する。
ドーピング方法でシリコン基板にボロンをドーピングし
た一例について説明する。
【００３５】まず、シリコン基板に室温（２５℃程度）
で、ボロンイオン（Ｂ+）と水素イオン（Ｈ3+）とを注
入した。ボロンイオンのドーズ量は５×１０15ｃｍ-2と
し、注入エネルギーは１０ｋｅＶとした。また、水素イ
オンのドーズ量は６×１０15ｃｍ-2とし、注入エネルギ
ーは２ｋｅＶとした。その後、イオンが注入された複数
のシリコン基板について、７００℃、８００℃または９
００℃のアニール温度で３０分間熱処理を行った。この
ようにして、注入したボロンを活性化したシリコン基板
を得た。
で、ボロンイオン（Ｂ+）と水素イオン（Ｈ3+）とを注
入した。ボロンイオンのドーズ量は５×１０15ｃｍ-2と
し、注入エネルギーは１０ｋｅＶとした。また、水素イ
オンのドーズ量は６×１０15ｃｍ-2とし、注入エネルギ
ーは２ｋｅＶとした。その後、イオンが注入された複数
のシリコン基板について、７００℃、８００℃または９
００℃のアニール温度で３０分間熱処理を行った。この
ようにして、注入したボロンを活性化したシリコン基板
を得た。
【００３６】一方、比較例として、水素イオンを注入せ
ずにボロンイオン（Ｂ+）のみをシリコン基板に注入
し、上記と同様の熱処理条件で熱処理を行った。このよ
うにして、注入したボロンを活性化した比較例のシリコ
ン基板を得た。
ずにボロンイオン（Ｂ+）のみをシリコン基板に注入
し、上記と同様の熱処理条件で熱処理を行った。このよ
うにして、注入したボロンを活性化した比較例のシリコ
ン基板を得た。
【００３７】イオン注入直後および熱処理後の上記シリ
コン基板について、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
によって、表面からの距離とボロン原子密度との関係を
測定した。測定結果を図６に示す。
コン基板について、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
によって、表面からの距離とボロン原子密度との関係を
測定した。測定結果を図６に示す。
【００３８】図６から明らかなように、ボロンイオンと
水素イオンとを注入したシリコン基板では、同じアニー
ル温度で熱処理した比較例のシリコン基板に比べて、ボ
ロンの分布がかなり浅くなっていた。ボロンイオンと水
素イオンとを注入したシリコン基板では、８００℃で熱
処理しても、ボロンの分布はイオン注入直後の分布から
あまり変化がなかった。このように、実施例２の方法に
よって浅い接合を形成することができた。
水素イオンとを注入したシリコン基板では、同じアニー
ル温度で熱処理した比較例のシリコン基板に比べて、ボ
ロンの分布がかなり浅くなっていた。ボロンイオンと水
素イオンとを注入したシリコン基板では、８００℃で熱
処理しても、ボロンの分布はイオン注入直後の分布から
あまり変化がなかった。このように、実施例２の方法に
よって浅い接合を形成することができた。
【００３９】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のドーピン
グ方法によれば、従来の方法と比較して浅いｐ形層また
はｎ形層を形成することができる。
グ方法によれば、従来の方法と比較して浅いｐ形層また
はｎ形層を形成することができる。
【００４１】また、本発明のイオン注入装置によれば、
異なるイオン種を交互または同時に基板に注入すること
ができるため、本発明のドーピング方法を容易かつ低コ
ストに実施できる。
異なるイオン種を交互または同時に基板に注入すること
ができるため、本発明のドーピング方法を容易かつ低コ
ストに実施できる。
【図１】 本発明のイオン注入装置について一例の構成
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
【図２】 本発明のイオン注入装置について他の一例の
構成を模式的に示す図である。
構成を模式的に示す図である。
【図３】 本発明のイオン注入装置についてその他の一
例の構成を模式的に示す図である。
例の構成を模式的に示す図である。
【図４】 本発明のイオン注入装置についてさらにその
他の一例の構成を模式的に示す図である。
他の一例の構成を模式的に示す図である。
【図５】 本発明のドーピング方法を用いてドーピング
を行ったシリコン基板のＳＩＭＳによる測定結果の一例
を示す図である。
を行ったシリコン基板のＳＩＭＳによる測定結果の一例
を示す図である。
【図６】 本発明のドーピング方法を用いてドーピング
を行ったシリコン基板のＳＩＭＳによる測定結果の他の
一例を示す図である。
を行ったシリコン基板のＳＩＭＳによる測定結果の他の
一例を示す図である。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ イオン注入装置
１１ａ 第１のイオン源
１１ｂ 第２のイオン源
１２ａ 第１の引き出し・収束器
１２ｂ 第２の引き出し・収束器
１３ａ 第１の質量分離器
１３ｂ 第２の質量分離器
１４ 収束器（導入手段）
１５ Ｘ−Ｙ方向偏向器（導入手段）
１６ 基板ステージ
１７ ターゲット室
１８ａ 第１のビームモニタ（測定手段）
１８ｂ 第２のビームモニタ（測定手段）
１９ 測定手段
２０ 基板
２１ 減速器
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｊ 37/317 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｆ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板にドーピングを行う方法で
あって、 １００℃以下の温度のシリコン基板に、０．１ｋｅＶ〜
１５ｋｅＶの範囲内のエネルギーで不純物イオンを注入
し０．０１ｋｅＶ〜４ｋｅＶの範囲内のエネルギーで水
素イオンを注入する第１の工程と、 前記シリコン基板を６００℃〜９００℃の範囲内の温度
で熱処理する第２の工程とを含むことを特徴とするドー
ピング方法。 - 【請求項２】 前記不純物イオンが、ボロン、リン、ヒ
素、およびこれらの水素化合物から選ばれる少なくとも
１つのイオンである請求項１に記載のドーピング方法。 - 【請求項３】 基板にイオンを注入するためのイオン注
入装置であって、 第１および第２のイオン源と、 前記第１のイオン源から引き出されたイオンの質量分離
を行う第１の質量分離器と、 前記第２のイオン源から引き出されたイオンの質量分離
を行う第２の質量分離器と、 前記第１および第２の質量分離器で分離されたイオンを
前記基板に導入するための導入手段とを備えることを特
徴とするイオン注入装置。 - 【請求項４】 前記基板が配置されるステージをさらに
備え、 前記基板に注入されたイオンの量を測定するために前記
ステージに接続された第１の測定手段と、 前記第１のイオン源から引き出されたイオンの量を測定
するための第２の測定手段と、 前記第２のイオン源から引き出されたイオンの量を測定
するための第３の測定手段とをさらに備える請求項３に
記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001382189A JP2003188110A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ドーピング方法およびイオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001382189A JP2003188110A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ドーピング方法およびイオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188110A true JP2003188110A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27592640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001382189A Withdrawn JP2003188110A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ドーピング方法およびイオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003188110A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2917753A1 (fr) * | 2007-06-20 | 2008-12-26 | Quertech Ingenierie Sa | Dispositif multi-sources rce pour le traitement de pieces par implantation ionique et procede le mettant en oeuvre |
| WO2012068039A1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Corning Incorporated | Improved simultaneous multiple ion implantation process and apparatus semiconductor structure made using same |
| KR20140110858A (ko) * | 2013-02-12 | 2014-09-17 | 애플 인크. | 다단계 이온 주입 |
-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001382189A patent/JP2003188110A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2917753A1 (fr) * | 2007-06-20 | 2008-12-26 | Quertech Ingenierie Sa | Dispositif multi-sources rce pour le traitement de pieces par implantation ionique et procede le mettant en oeuvre |
| WO2012068039A1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Corning Incorporated | Improved simultaneous multiple ion implantation process and apparatus semiconductor structure made using same |
| CN103222028A (zh) * | 2010-11-19 | 2013-07-24 | 康宁股份有限公司 | 改进的同步多离子注入工艺及使用该工艺制作的装置半导体结构 |
| KR20140110858A (ko) * | 2013-02-12 | 2014-09-17 | 애플 인크. | 다단계 이온 주입 |
| JP2015518517A (ja) * | 2013-02-12 | 2015-07-02 | アップル インコーポレイテッド | マルチステップのイオンインプランテーション |
| KR101641807B1 (ko) * | 2013-02-12 | 2016-07-21 | 애플 인크. | 다단계 이온 주입 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |