JP4494992B2 - 半導体装置の製造方法及びそれを用いたイオン注入装置 - Google Patents
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Description
し、ディスクを回転させながら、ディスクの径方向に1次元走査を行なう半径方向(r)−回転方向(θ)スキャンにより走査する方法、又はイオンビームを固定し半導体ウェーハをX−Y方向に機械的に走査する方法等多種多様であり、各方法によってイオンビームと半導体ウェーハとの間の相対線速度は大きく異なる。このように、極めて低速の走査から極めて高速の走査まで種々の走査速度が存在するため、これらの走査速度又は走査方法に依存することなく、正のチャージアップを抑制する方法が要望される。
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
さらに、C=εε0/dの関係から、式(2)を得る。
ここで、εはゲート絶縁膜の比誘電率であり、ε0は真空の誘電率である。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第2の実施形態の第1変形例)
以下、本発明の第2の実施形態の第1変形例について図面を参照しながら説明する。
図5に示すように、ビーム遮蔽器13を構成する円盤20Aに複数の開口部20a、20bを設ける代わりに、円盤20Aの周縁部に複数の切り欠き部20cを設け、円盤20Aの残部を回転羽根20dとする構成でもよい。ここでも、円盤20Aの半径r1及び切り欠き部20cの個数及び中心位置を決定する半径r2並びに円盤20Aの回転数を調整することにより、パルス状の断続ビーム12Bのパルス幅を任意に決定することができる。
図6に示すように、ビーム遮蔽器13を構成する円盤20に代えて、複数の開口部30aを線状(列状)に設けたスリット板30を用いてもよい。
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
7 半導体ウェーハ
8 プラテン
9 アーム
10 イオン源
11 引き出し加速器
12A 連続イオンビーム
12B 断続イオンビーム
13 ビーム遮蔽器
14 質量分析器
15 ビームスリット
16 回転ディスク
17 電子フラッドガン
18 静電スキャン電極
20 円盤
20a 第1の開口部
20b 第2の開口部
20A 円盤(回転羽根付き)
20c 切り欠き部
20d 回転羽根
25 回転機構
30 スリット板
30a 開口部
31 スリットX駆動部
40 イオン源
41 引き出し加速器
42A 連続イオンビーム
42B 断続イオンビーム
43 質量分析器
44 ビームスリット
45 可変パルスジェネレータ
46 電圧増幅器
47 パルス幅演算器
48 ビーム走査部
49 プラテン
50 半導体ウェーハ
51 アーム
Claims (14)
- 半導体領域の上に絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記絶縁膜が形成された前記半導体領域に対して、電子フラッドガンにより電子を前記半導体領域の上方に供給しながら不純物イオンを注入する工程(b)とを備え、
前記工程(b)において、前記不純物イオンを断続的に照射するパルス状のイオンビームとして前記半導体領域に注入することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)において、前記絶縁膜の膜厚をd[cm]としたときに、前記イオンビームは、前記パルス状の断続ビームのパルス幅t[s]が、
t[s]≦(絶縁膜の単位面積当たりの静電容量[F/cm2]×2d[cm]×107 [V/cm])/(イオンビームの平均電流密度[A/cm2])を満たすように注入し、
前記パルス状のイオンビームにおけるパルスのデューティー比は、0よりも大きく且つ50%以下であり、
前記電子フラッドガンによる電子のエネルギーE[eV]は、E[eV]≦2d[cm]×10 7 [eV/cm]であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁膜は容量性絶縁膜であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁膜はゲート絶縁膜であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程(b)において、
前記イオンビームを固定し、且つ前記半導体基板をその基板面内で2次元に走査するか又は基板面内で回転走査することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程(b)において、
前記イオンビームを前記半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に第1の方向に走査し、且つ前記半導体基板をその基板面内で前記第1の方向と交差する第2の方向に走査することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程(b)において、
前記イオンビームを前記半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に2次元に走査することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - イオンビームを連続的に出力するイオンビーム発生器と、
出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器と、
出力されたイオンビームの通過線上に配置され、連続的なイオンビームからパルス状の断続的なイオンビームを生成するビーム遮蔽器と、
半導体領域の上方に電子を供給する電子フラッドガンとを備え、
前記ビーム遮蔽器は、絶縁膜が形成された前記半導体領域に不純物イオンを注入する際に、前記絶縁膜の膜厚をd[cm]としたときに、前記パルス状のイオンビームを、前記パルス状の断続ビームのパルス幅t[s]が、
t[s]≦(絶縁膜の単位面積当たりの静電容量[F/cm2]×2d[cm]×107 [V/cm])/(イオンビームの平均電流密度[A/cm2])を満たすように生成し、
前記パルス状のイオンビームにおけるパルスのデューティー比は、0よりも大きく且つ50%以下であり、
前記電子フラッドガンによる電子のエネルギーE[eV]は、E[eV]≦2d[cm]×10 7 [eV/cm]であることを特徴とするイオン注入装置。 - 前記ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、
前記板状部材の板面には、それぞれが前記イオンビームを通過させる複数の第1の開口部が前記回転軸を中心とする円周上に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のイオン注入装置。 - 前記板状部材の板面における前記複数の第1の開口部の外側又は内側の領域で且つ前記回転軸を中心とする他の円周上に、複数の第2の開口部が等間隔に設けられていることを特徴とする請求項8に記載のイオン注入装置。
- 前記ビーム遮蔽器は、円盤状部材と、該円盤状部材をその盤面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、
前記円盤状部材の周縁部には、前記イオンビームを遮蔽する複数の羽根が互いに等間隔に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のイオン注入装置。 - 前記ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面に平行な方向に往復運動させる1次元駆動機構とを有し、
前記板状部材の板面には、それぞれが前記イオンビームを通過させる複数の開口部が線状に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のイオン注入装置。 - 前記ビーム遮蔽器は、前記質量分析器と前記イオンビームを注入する対象物との間に設けられていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載のイオン注入装置。
- 前記イオンビーム発生器は、イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部を有し、
前記ビーム遮蔽器は、前記イオンビーム引き出し部と前記質量分析器との間に設けられていることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載のイオン注入装置。 - イオンビーム発生器と、
前記イオンビーム発生器から出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器と、
半導体領域の上方に電子を供給する電子フラッドガンとを備え、
前記イオンビーム発生器は、
イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部と、
前記イオンビーム引き出し部に対して加速電圧をパルス状に印加することにより、イオンビームをパルス状に出力させるパルス発生部とを有し、
前記パルス発生部は、絶縁膜が形成された前記半導体領域に不純物イオンを注入する際に、前記絶縁膜の膜厚をd[cm]としたときに、前記パルス状のイオンビームを、前記パルス状の断続ビームのパルス幅t[s]が、
t[s]≦(絶縁膜の単位面積当たりの静電容量[F/cm2]×2d[cm]×107 [V/cm])/(イオンビームの平均電流密度[A/cm2])を満たすように生成し、
前記パルス状のイオンビームにおけるパルスのデューティー比は、0よりも大きく且つ50%以下であり、
前記電子フラッドガンによる電子のエネルギーE[eV]は、E[eV]≦2d[cm]×10 7 [eV/cm]であることを特徴とするイオン注入装置。
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