JPH0273626A - 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〕 本発明は半導体製造装置、特に半導体に不純物を導入す
るためのイオン注入装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のイオン注入装置は第３図（ａ）に示すよ
うに、不純物をイオン化するイオン源１と、イオン源１
から発した不純物イオンをビーム状に加速する加速管２
と、加速された不純物イオンを質量分離して目的とする
イオンビーム１２だけを通過させる質量分離器３と、該
イオンビーム１２をＸ。

Ｙ方向に走査してウェハ９上に入射させるビーム走査器
４とで構成されている。６は装置内を排気する排気系、
５はイオンビーム量を検知する電流積分器、７はイオン
源１に接続された高圧電源、８はビーム走査器４に接続
されたＸ、Ｙ軸偏向電源、１６はウェハ９を載置するウ
ェハホルダである。

結晶に不純物イオンを注入する場合には、結晶の特定の
面方位から眺めると、結晶原子によって周囲を囲まれた
チャネルが形成されるため、不純物イオンがこのチャネ
ル軸に平行に入射した場合には、結晶原子と衝突するこ
となく深い位置まで進入するチャネリング現象が生ずる
。そこでウェハ９にイオン注入を行なう場合にはこのチ
ャネリング現象を防止するために、前記ビーム走査器４
で入射角をつけて注入を行なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した従来装置によるイオン注入方法では
、不純物イオンの入射角がウェハ９に対して一方向のみ
に傾斜しているなめに、第３図（ｂ）に示すようにポリ
シリコン１３及び酸化［４を有する半導体基板に不純物
導入をイオン注入によって行ツタ拡ｒＩＩＬｌ１５．１
５、例えばＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン拡散
層のプロファイルが左右非対称となり、半導体集積回路
の特性にばらつきが生じるという欠点があった。

本発明の目的は、上記課題を解消したイオン注入装置を
提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来のイオン注入装置に対し、本発明はイオン
注入による拡散層を左右対称に形成させるという相違点
を有する。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は、不純物イオンを加
速してウェハ上に注入するイオン注入装置において、ビ
ーム走査器を通過した不純物イオンに外部磁界を印加し
て前記不純物イオンを螺旋運動させることによりイオン
ビームをウェハ上に斜めに入射させる外部磁界発生装置
を有するものである。

〔実施が１〕 次に本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１） 第１図（ａ）は本発明の実施例１を示す構成図である。

図において、イオン源１により発生した不純物イオンを
加速管２で加速し、質量分離器３で目的とするイオンビ
ーム１２だけを通過させ、ビーム走査器４でＸ、Ｙ方向
の走査をする構成は従来と同じである。５は電流積分器
、６は排気系、７は高圧電源、８はＸ、Ｙｌｌｌｌ漏向
電源である。

本発明は、前記ビーム走査器４を通過した不純物イオン
を外部磁界中に通過させて螺旋運動させることにより、
ウェハホルダ１６上に載置したウェハ上に斜めに入射さ
せるものである。すなわち、ビーム走査器４の後段に不
純物イオンに螺旋運動を生じさせる外部磁界発生器１１
を設置したものである。

外部磁界発生器１１に突入したときの不純物イオンの各
方向の速度成分を各々Ｖ工、Ｖア、Ｖｓとし、特にＸ、
Ｙ方向の速度ベクトルの和をＶ（ＩＩ　ｖ　−十ｖ　ｙ
　Ｉｔ　＝　ｖ　）としたとき、該不純物イオンは外部
磁界発生器１１の中で半径（ｒ）をｍｖ／ｑＢ（ｑ；イ
オン電荷量１ｍ；イオン質量、Ｂ；磁束密度）とした螺
旋運動を行なう、この螺旋運動を行なったのち、不純物
イオンはウェハ９に斜めに入射する。

ｖｚが一定のとき、ウェハ９に入射されるイオンビーム
１２は、ウェハ９上への螺旋軌道の投影である円のうち
円上のただ１点にしか入射しないやこの円の全周にイオ
ンビーム１２が入射できるようにするためにはＶＺの値
を変化させて、螺旋のピッチを変える必要がある。これ
は前記加速管２の加速電圧を連続的に変化させることに
より行う。

螺旋運動のピッチを変化させたことで、イオンビーム１
２がウェハ９に入射する方向は、この円上の各点で異な
っている。このイオンビーム１２による円軌跡をビーム
走査器４によってウェハ９上に移動させることにより、
イオンビーム１２を該ウェハ９の全面に照射して不純物
イオンが均一に注入される。

第１図（ｂ）は、本実施例によりイオン注入されたＭＯ
Ｓトランジスタを示す断面図である。１３はポリシリコ
ン、１４は酸化膜、１５は拡散層である。

図において、イオンビーム１２を多方向から入射させる
ことにより、拡散層１５が左右対称的に形成される。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２を示す構成図である。

本実施例はウェハ９の位置を移動させて該ウェハ９の全
面にイオンビーム１２を照射する例である。

ずなわち、ウェハホルダ１６を可動型とし、第１図（ａ
）に示した装置に該ウェハホルダ１６を微小量づつ移動
させるウェハホルダｇ＆動装置１０を付加したものであ
る。

実施例１では、イオンビーム１２をウェハ全面に照射す
る方法としてビーム走査器４によってイオンビーム１２
を走査する方法をとっていた。この方法では、ビーム走
査器４による電界のためにＶ＝ｌ　ｖ　−＋　ｖ　ｙ　
ＩＩが変化し、その結果として螺旋運動の半径（ｍｖ／
ｑＢ）が変わるために、不純物イオンの入射角がウェハ
９内でばらつく場合がある。

本実施例では、ウェハ微動装置１０を用いてウェハ９の
位置を操作移動することにより、イオンビーム１２をウ
ェハ９全面に照射する。本実施例によれば、ビーム走査
器４の電界を固定でき（Ｖ定）ることによって螺旋運動
の半径が一定となり、ウェハ９内での不純物イオンの入
射角を固定できるという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、イオンビームに外部磁界
を印加して、ウェハに入射させるイオンビームの方向を
変化させることにより、ウェハに導入される不純物分布
を是正でき、拡散層形状の対称性を向上して、半導体集
積回路のＲ１１１１化に伴って生じる特性のばらつきを
防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の実施例１を示す構成図、（ｂ
）は第１図（ａ）の装置による拡散層の形状を示す断面
図、第２図は本発明の実施例２を示す構成図、第３図（
ａ）は従来例を示す構成図、第３図（ｂ）は従来装置に
より不純物導入された半導体の拡散層の形状を示す断面
図である。 １・・・イオン源　　　　　２・・・加速管３・・・質
量分離器　　　　４・・・ビーム走査器５・・・電流積
分器　　　　６・・・排気系７・・・高圧電源　　　　
　８・・・Ｘ、Ｙ軸偏向電源９・・・ウェハ　　　　　
　１０・・・ウェハ微動装置１１・・・外部磁界発生器
　　１２・・・イオンビーム１３・・・ポリシリコン　
　　１４・・・酸化膜１５・・・拡ｆｉｌ　　　　　　
　１６・・・ウェハホルダ第１図（４） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）不純物イオンを加速してウェハ上に注入するイオ
   ン注入装置において、ビーム走査器を通過した不純物イ
   オンに外部磁界を印加して前記不純物イオンを螺旋運動
   させることによりイオンビームをウェハ上に斜めに入射
   させる外部磁界発生装置を有することを特徴とするイオ
   ン注入装置。