JPH05206049A - イオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装置 - Google Patents
イオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装置Info
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- JPH05206049A JPH05206049A JP4014615A JP1461592A JPH05206049A JP H05206049 A JPH05206049 A JP H05206049A JP 4014615 A JP4014615 A JP 4014615A JP 1461592 A JP1461592 A JP 1461592A JP H05206049 A JPH05206049 A JP H05206049A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 損傷の少ないｐ型、ｎ型の半導体を得るた
め、イオン打ち込みと同時に損傷を除去する方法及び装
置を与える。 【構成】 基板１にイオン打ち込みする際に同時に光２
を照射する。また、イオン打ち込み時に基板を冷却す
る。 【効果】 イオン衝撃による格子欠陥は表面近傍で形成
され、一方光は基板の表面から吸収され表面近傍がより
加熱される。このため、より深い位置にあるインタース
ティシャルは表面に向かって拡散しベイカンシーをコン
ペンセートする。また、光の照射がイオン照射中に同時
に行われるので、格子欠陥の濃度が小さい内にコンペン
セートされ格子が元の完全な結晶に戻りやすい。
め、イオン打ち込みと同時に損傷を除去する方法及び装
置を与える。 【構成】 基板１にイオン打ち込みする際に同時に光２
を照射する。また、イオン打ち込み時に基板を冷却す
る。 【効果】 イオン衝撃による格子欠陥は表面近傍で形成
され、一方光は基板の表面から吸収され表面近傍がより
加熱される。このため、より深い位置にあるインタース
ティシャルは表面に向かって拡散しベイカンシーをコン
ペンセートする。また、光の照射がイオン照射中に同時
に行われるので、格子欠陥の濃度が小さい内にコンペン
セートされ格子が元の完全な結晶に戻りやすい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体等へのドーピン
グ等に用いるイオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装
置に関するもので、格子欠陥の導入を抑えたイオン打ち
込み方法及び上記イオン打ち込み方法を実現するイオン
打ち込み装置を提供する。
グ等に用いるイオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装
置に関するもので、格子欠陥の導入を抑えたイオン打ち
込み方法及び上記イオン打ち込み方法を実現するイオン
打ち込み装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】従来半導体へのドーピング等に用いられ
るイオン注入は有効にドーピングが行える一方、同時に
格子欠陥も基板に導入される欠点がある。これらの格子
欠陥はイオン打ち込み後の熱処理によって元の格子に戻
されるが完全ではなく、上記熱処理過程は半導体素子の
製造過程を複雑にしている。
るイオン注入は有効にドーピングが行える一方、同時に
格子欠陥も基板に導入される欠点がある。これらの格子
欠陥はイオン打ち込み後の熱処理によって元の格子に戻
されるが完全ではなく、上記熱処理過程は半導体素子の
製造過程を複雑にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】イオン打ち込みに関わ
るこの複雑な熱処理過程を簡略化し、さらに格子欠陥の
形成を抑制し、格子欠陥を完全に除去できる方法が望ま
れていた。本発明は、イオン打ち込みによる格子損傷を
抑制するイオン打ち込み方法及び上記イオン打ち込み方
法を実現するイオン打ち込み装置を提供することを目的
とする。
るこの複雑な熱処理過程を簡略化し、さらに格子欠陥の
形成を抑制し、格子欠陥を完全に除去できる方法が望ま
れていた。本発明は、イオン打ち込みによる格子損傷を
抑制するイオン打ち込み方法及び上記イオン打ち込み方
法を実現するイオン打ち込み装置を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】基板にイオン打ち込みす
る際同時に光を照射する。
る際同時に光を照射する。
【０００５】
【作用】イオン衝撃による格子欠陥は表面近傍で形成さ
れ、一方光は基板の表面から吸収され表面近傍がより加
熱される。このため、より深い位置にあるインターステ
ィシャルは表面に向かって拡散しベイカンシーをコンペ
ンセートする。また、光の照射がイオン照射中に同時に
行われるので、格子欠陥の濃度が小さい内にコンペンセ
ートされ格子が元の完全な結晶に戻りやすい。
れ、一方光は基板の表面から吸収され表面近傍がより加
熱される。このため、より深い位置にあるインターステ
ィシャルは表面に向かって拡散しベイカンシーをコンペ
ンセートする。また、光の照射がイオン照射中に同時に
行われるので、格子欠陥の濃度が小さい内にコンペンセ
ートされ格子が元の完全な結晶に戻りやすい。
【０００６】
【実施例】本発明は図１に示すごとく、基板１にイオン
打ち込みする際に同時に光２を照射する。イオン衝撃に
よる格子欠陥は表面近傍で形成され、特にコンペンセー
トの難しいベイカンシーはインタースティシャルに比べ
て表面近くに多く分布している。一方光は基板の表面か
ら吸収され表面近傍がより加熱される。このため、より
深い位置にあるインタースティシャルは表面に向かって
拡散しベイカンシーをコンペンセートする。また、光の
照射がイオン照射中に同時に行われるので、格子欠陥の
濃度が小さい内にコンペンセートされ格子が元の完全な
結晶に戻りやすい。上記のようにイオン打ち込みと同時
に光を照射することにより、光照射による熱処理はイオ
ン照射後の熱処理に較べて非常に有効に働く。叉、イオ
ン注入中に格子欠陥の形成が抑制さるため後処理として
の熱処理も必要とせず、製造プロセス模簡略化される。
打ち込みする際に同時に光２を照射する。イオン衝撃に
よる格子欠陥は表面近傍で形成され、特にコンペンセー
トの難しいベイカンシーはインタースティシャルに比べ
て表面近くに多く分布している。一方光は基板の表面か
ら吸収され表面近傍がより加熱される。このため、より
深い位置にあるインタースティシャルは表面に向かって
拡散しベイカンシーをコンペンセートする。また、光の
照射がイオン照射中に同時に行われるので、格子欠陥の
濃度が小さい内にコンペンセートされ格子が元の完全な
結晶に戻りやすい。上記のようにイオン打ち込みと同時
に光を照射することにより、光照射による熱処理はイオ
ン照射後の熱処理に較べて非常に有効に働く。叉、イオ
ン注入中に格子欠陥の形成が抑制さるため後処理として
の熱処理も必要とせず、製造プロセス模簡略化される。
【０００７】ここで用いる光の光源はＣＯ２レーザーな
どの赤外線のレーザーでもＡｒレーザー等の可視域さら
にはエキシマレーザー等の紫外線のレーザーでもさらに
は水銀灯、ナトリウムランプ等の光源でも有効であるこ
とを確認した。
どの赤外線のレーザーでもＡｒレーザー等の可視域さら
にはエキシマレーザー等の紫外線のレーザーでもさらに
は水銀灯、ナトリウムランプ等の光源でも有効であるこ
とを確認した。
【０００８】この場合イオン打ち込みのエネルギ−は５
０ｅＶ以上１ＭｅＶ以下が有効であることを確認した。
この範囲で形成される損傷は光照射による局所加熱によ
りコンペンセートできる範囲の広がりに抑えられると考
えられる。この範囲以下ではイオンは基板内に有効に打
ち込まれず、この範囲以上では損傷が大きくなりすぎ
る。
０ｅＶ以上１ＭｅＶ以下が有効であることを確認した。
この範囲で形成される損傷は光照射による局所加熱によ
りコンペンセートできる範囲の広がりに抑えられると考
えられる。この範囲以下ではイオンは基板内に有効に打
ち込まれず、この範囲以上では損傷が大きくなりすぎ
る。
【０００９】叉、水冷や液体窒素冷却により打ち込まれ
る基板を３００℃以下に保っておくとダイヤモンド内で
インタースティシャルのみが移動可能でベイカンシーは
凍結され安定な大きなベイカンシーが形成されないの
で、イオン損傷による格子欠陥を光照射による局所的な
熱処理によりコンペンセートする事ができ有効である。
これ以上の温度では、イオン打ち込み時にベイカンシー
も移動可能となり大きなベイカンシーが打ち込まれる基
板結晶中に形成され、これを光照射も含めて熱処理によ
りコンペンセートする事は難しい。しかし、本発明に於
いては光照射がイオンの照射と同時に行われるので、ベ
イカンシーの拡散が起こる以前に欠陥がコンペンセート
される可能性が強い。つまり、基板を３００℃以下に保
つと有効であるが、３００℃以上の場合でも、本発明の
効果は十分に期待される。
る基板を３００℃以下に保っておくとダイヤモンド内で
インタースティシャルのみが移動可能でベイカンシーは
凍結され安定な大きなベイカンシーが形成されないの
で、イオン損傷による格子欠陥を光照射による局所的な
熱処理によりコンペンセートする事ができ有効である。
これ以上の温度では、イオン打ち込み時にベイカンシー
も移動可能となり大きなベイカンシーが打ち込まれる基
板結晶中に形成され、これを光照射も含めて熱処理によ
りコンペンセートする事は難しい。しかし、本発明に於
いては光照射がイオンの照射と同時に行われるので、ベ
イカンシーの拡散が起こる以前に欠陥がコンペンセート
される可能性が強い。つまり、基板を３００℃以下に保
つと有効であるが、３００℃以上の場合でも、本発明の
効果は十分に期待される。
【００１０】ここで、光の照射を間欠的にするかまたは
光としてレーザ光（叉は集光光線）を用い光をスキャン
すると、基板が低温に保ったれたまま上記光の照射によ
る熱処理効果が働き有効であった。
光としてレーザ光（叉は集光光線）を用い光をスキャン
すると、基板が低温に保ったれたまま上記光の照射によ
る熱処理効果が働き有効であった。
【００１１】以下、具体的実施例を挙げて本発明をより
詳細に説明する。 （実施例１）本発明のイオン打ち込み方法の第一の実施
例を図１を用いて説明する。基板ホルダー５上にセット
されたＳｉ基板１にイオン源６から１ｘ１０15のドーズ
量で１００ｋｅＶのＢ＋イオン７を打ち込んだ。この時
同時にエキシマレーザ光源８から３０８ｎｍの波長の光
２を照射した。１Ｊｃｍ−２のレーザー光を１０パルス
／秒で間欠的に照射することにより、Ｓｉ基板１中の損
傷がコンペンセートされ、打ち込まれたＢが格子位置に
入り、ｐ型の電気伝導の半導体Ｓｉを得た。
詳細に説明する。 （実施例１）本発明のイオン打ち込み方法の第一の実施
例を図１を用いて説明する。基板ホルダー５上にセット
されたＳｉ基板１にイオン源６から１ｘ１０15のドーズ
量で１００ｋｅＶのＢ＋イオン７を打ち込んだ。この時
同時にエキシマレーザ光源８から３０８ｎｍの波長の光
２を照射した。１Ｊｃｍ−２のレーザー光を１０パルス
／秒で間欠的に照射することにより、Ｓｉ基板１中の損
傷がコンペンセートされ、打ち込まれたＢが格子位置に
入り、ｐ型の電気伝導の半導体Ｓｉを得た。
【００１２】（実施例２）本発明のイオン打ち込み方法
の第二の実施例を図２を用いて説明する。液体窒素冷却
基板ホルダー１１上にセットされたＳｉ基板１にイオン
源６から１ｘ１０ 15のドーズ量で１００ｋｅＶのＢ＋イ
オン７を打ち込んだ。この時同時にＡｒレーザ光源８か
ら５１４．５ｎｍの波長のレーザ光２を照射した。２Ｗ
のレーザー光をレンズ３で絞りスキャナー４を用いて図
のようにスキャンしながら照射することにより、Ｓｉ基
板中の損傷がコンペンセートされ、打ち込まれていたＢ
が格子位置に入り、ｐ型の電気伝導の半導体ダイヤモン
ドを得た。ここで、基板は水により冷却されても有効で
あった。また、光源は実施例１のごとくパルスレーザ光
を用いてもよく、更に水銀灯等の光源を用いそれをレン
ズ３を用いて集光しスキャナ４によってスキャンして
も、シャッタ９を用いて間欠的に光照射しても有効であ
った。
の第二の実施例を図２を用いて説明する。液体窒素冷却
基板ホルダー１１上にセットされたＳｉ基板１にイオン
源６から１ｘ１０ 15のドーズ量で１００ｋｅＶのＢ＋イ
オン７を打ち込んだ。この時同時にＡｒレーザ光源８か
ら５１４．５ｎｍの波長のレーザ光２を照射した。２Ｗ
のレーザー光をレンズ３で絞りスキャナー４を用いて図
のようにスキャンしながら照射することにより、Ｓｉ基
板中の損傷がコンペンセートされ、打ち込まれていたＢ
が格子位置に入り、ｐ型の電気伝導の半導体ダイヤモン
ドを得た。ここで、基板は水により冷却されても有効で
あった。また、光源は実施例１のごとくパルスレーザ光
を用いてもよく、更に水銀灯等の光源を用いそれをレン
ズ３を用いて集光しスキャナ４によってスキャンして
も、シャッタ９を用いて間欠的に光照射しても有効であ
った。
【００１３】（実施例３）本発明のイオン打ち込み装置
の第１の実施例を図１を用いて説明する。真空槽１０内
の基板ホルダ５に基板１がセットされる。基板に照射さ
れるようにイオン源６とエキシマレーザ光源８が付属し
ている。ここで光源は、図２のように他のレンズやスキ
ャナ叉はシャッタを用いたものでも有効であった。
の第１の実施例を図１を用いて説明する。真空槽１０内
の基板ホルダ５に基板１がセットされる。基板に照射さ
れるようにイオン源６とエキシマレーザ光源８が付属し
ている。ここで光源は、図２のように他のレンズやスキ
ャナ叉はシャッタを用いたものでも有効であった。
【００１４】（実施例４）本発明のイオン打ち込み装置
の第２の実施例を図２を用いて説明する。真空槽１０内
の基板ホルダ１１は水や液体窒素により冷却されてい
る。冷却基板ホルダ１１上に基板１がセットされ、基板
に照射されるようにイオン源６とレーザ光源８が付属し
ている。光源８にはレンズ３やスキャナ４叉はシャッタ
９が用いられている。ここで、光源は図１のパルスレー
ザ光源でも他の実施例２で説明した光源でも有効であっ
た。
の第２の実施例を図２を用いて説明する。真空槽１０内
の基板ホルダ１１は水や液体窒素により冷却されてい
る。冷却基板ホルダ１１上に基板１がセットされ、基板
に照射されるようにイオン源６とレーザ光源８が付属し
ている。光源８にはレンズ３やスキャナ４叉はシャッタ
９が用いられている。ここで、光源は図１のパルスレー
ザ光源でも他の実施例２で説明した光源でも有効であっ
た。
【００１５】
【発明の効果】本発明のイオン打ち込み方法及びイオン
打ち込み装置により、後処理（熱処理）を必要とせず簡
便製造過程でｎ型、ｐ型の半導体素子等の形成が可能と
なり、本発明の工業的価値は高い。
打ち込み装置により、後処理（熱処理）を必要とせず簡
便製造過程でｎ型、ｐ型の半導体素子等の形成が可能と
なり、本発明の工業的価値は高い。
【図１】本発明のイオン打ち込みと同時に光が照射され
るイオン打ち込み方法の概念図
るイオン打ち込み方法の概念図
【図２】本発明の第二の実施例の光をスキャンするイオ
ン打ち込み方法の概念図
ン打ち込み方法の概念図
１ 基板 ２ 光 ３ レンズ ４ スキャナー ５ 基板ホルダー ６ イオン源 ７ イオン ８ 光源 ９ シャッタ １０ 真空槽 １１ 冷却基板ホルダ
Claims (11)
- 【請求項１】イオン打ち込みされる基板に打ち込みと同
時に光も照射することを特徴とするイオン打ち込み方
法。 - 【請求項２】イオン打ち込みされる基板が３００℃以下
に保たれており、打ち込みと同時に上記基板に光も照射
することを特徴とするイオン打ち込み方法。 - 【請求項３】イオン打ち込みされる粒子のエネルギ−が
５０ｅＶ以上１ＭｅＶ以下である事を特徴とする請求項
１または請求項２記載のイオン打ち込み方法。 - 【請求項４】イオン打ち込みと同時に照射される光が間
欠的に基板に照射されることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載のイオン打ち込み方法。 - 【請求項５】イオン打ち込みと同時に照射される光がレ
ーザー光叉は集光された光であり、照射点が基板表面で
スキャンされていることを特徴とする請求項１または請
求項２記載のイオン打ち込み方法。 - 【請求項６】基板に照射されるようにセットされたイオ
ン源と光源を少なくとも有することを特徴とするイオン
打ち込み装置。 - 【請求項７】基板に照射されるようにセットされたイオ
ン源と光源及び基板冷却機構を少なくとも有することを
特徴とするイオン打ち込み装置。 - 【請求項８】基板に照射されるようにセットされたイオ
ン源の照射エネルギーが５０Ｖ以上１ＭＶ以下であるこ
とを特徴とする請求項６または請求項７記載のイオン打
ち込み装置。 - 【請求項９】基板に照射されるようにセットされた光源
がパルス発光光源であるかシャッターを有しており間欠
的に光照射されることを特徴とする請求項６または請求
項７記載のイオン打ち込み装置。 - 【請求項１０】基板に照射されるようにセットされた光
源からの光を集光し集光点をスキャンするための光学系
を有することを特徴とする請求項６または請求項７記載
のイオン打ち込み装置。 - 【請求項１１】基板に照射されるようにセットされた光
源がレーザ光源でありレーザ光線をスキャンするための
光学系を有することを特徴とする請求項６または請求項
７記載のイオン打ち込み装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014615A JPH05206049A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | イオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装置 |
| US07/918,961 US5328855A (en) | 1991-07-25 | 1992-07-24 | Formation of semiconductor diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014615A JPH05206049A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | イオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206049A true JPH05206049A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=11866111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014615A Pending JPH05206049A (ja) | 1991-07-25 | 1992-01-30 | イオン打ち込み方法及びイオン打ち込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206049A (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2002289546A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-04 | Denso Corp | 炭化珪素半導体製造装置及びそれを用いた炭化珪素半導体の製造方法 |
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| CN102768973A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-07 | 清华大学 | 一种用于离子注入的激光辅助装置及其使用方法 |
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-
1992
- 1992-01-30 JP JP4014615A patent/JPH05206049A/ja active Pending
Patent Citations (14)
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