JPS60165718A - マスクレスイオン注入法におけるイオン光学系の構造 - 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】 この発明は、マスクレスイオン注入法におけるイオン光
学系の構造に関するものであり、更に詳しくはマスクレ
スイオン注入装置としてのスルーブツトを高めたイオン
光学系に関するも２− のである。

マスクレスイオン注入法は、第１図に示すように電界放
出型液体金属イオン源（図示せず）の光軸上に小口径の
孔λαを有するリミッタ２、第ルンズ３、第２レンズグ
、半導体基板ｊを順次配列し、イオン源より放出された
イオンビームｌをリミッタλの孔コαを通過させ、第ル
ンズ３で４端クロスオーバさせた後、更に第２レンズグ
でイオンビーム径０．１μｍ或いはそれ以下に集束し、
このように集束されたイオンビームを加速走査して半導
体基板！の指定領域乙に直接、マスクなしでイオン注入
を行う方法である。

このマスクレスイオン注入法は、従来のマスクを用いた
イオン注入法に比べてマスク作成のためのリソグラフィ
一工程が不必要で、プロセスが非常に簡単になり、更に
質量分離器を使用することにより、異なる不純動程（ｐ
、ｎ型）の異なる加速エネルギー及びドーズ量の注入領
域を同一ウェーハ上に簡単に形成することができる等の
優れた特徴を有している。

しかし、この方法においては第１図にも示されるように
イオンビーム放射角（数度〜士数度）のうち中心軸近傍
の角度のイオンビームをリミツタコの孔λα内に通過さ
せてサブミクロンで高電流密度のイオンビームを形成し
、この微細なイオンビームを走査しながら指定の領域へ
不純物注入を行うため、スルーブツトがそれ程高くなら
ず、半導体基板ｊ上に設けられた矩形状の大面積部分乙
にイオン注入を行う場合には微細なイオンビームで大面
積部分≦を塗り潰さなければならず、極めて能率が悪い
。

この発明は、上記実情に鑑みマスクレスイオン注入法に
おいてスルーブツトを高めるようなイオン光学系の構造
を提案することを目的とし、。

その特徴はイオン源、大口径の孔を有するリミッタ、第
ルンズ、第２レンズを順次配列し、更に第２レンズと基
板との間にはイオンビームが平行もしくは生葉束状態で
通過するように矩形リミッタマスクを配置したことにあ
る。

可成り大きな角度（例えば、５１度）までのイオンビー
ムを上記リミッタの大口径に通過させ、更に第２レンズ
と基板との間には矩形リミッタマスクを設け、第２レン
ズから出たイオンビームを平行もしくは生葉束状態で通
過させて基板上に矩形状に照射されるため、上述のよう
な大面積部分についても一度成るいは数度の操作でイオ
ン注入を行うことができるのである。

更に、上記矩形リミッタマスクとしてその寸法を変える
ことができるものを使用すれば、イオン注入領域が四角
、矩形を間はず何れの寸法のものについても適用するこ
とができる。

以下、図示の実施例に基いてこの発明を説明すると、第
２図はこの発明の一実施例を示すマスクレスイオン注入
法におけるイオン光学系の概略図であって、第１図と同
様３は第ルンズ、グは第２レンズ、ｊは半導体基板で、
これ等は第１図に示すような従来のマスクレスイオン注
入法のイオン光学系の構造と同様に配列されて１− いるが、この発明では第１図と異なりイオン源と第ルン
ズ３の間には大口径の孔７αを有するリミッタ７を設け
、また第２レンズグと半導体基板よとの間には二枚の鍵
型部材ｔα、ｌｒαを対向状に配列して内部に矩形状ス
リン）　Ｉｂを形成した矩形リミットマスクｔを、第２
レンズｌから出たイオンビームが平行もしくは生葉束状
態で該矩形状スリットｒｂを通過するように配置する。

以上のような構成において、イオン源から放出されたイ
オンビーム／はその放射角のうち可成り大きな角度（ｚ
　１度）までのイオンビームがリミッタ７の大口径孔７
αを通過する。このイオンビームは第ルンズ３でクロス
オーバさせられた後、第２レンズグで生葉束または平行
光とされ、矩形リミットマスクｔの矩形状スリン）　１
ｂを通過して、半導体基板ｊ上にスポット状ではなく成
る面積をもって照射される。

したがって、この発明ではイオン源から放出ルれるイオ
ンビームｌの放射角のうち可成りのきな角度までのイオ
ンビームを平行もしくは　６− 生葉束状態で矩形状スリットざｂに通過させて半導体基
板Ｓ上に照射されるため、半導体基板！上には大面積部
分乙のイオン注入領域が一度の操作で形成することにな
る。

なお、この実施例では二つの鍵型部材ｔα、ｒαを摺動
させることにより色々な寸法の矩形状スリットｒｂを形
成することができるので、一つの矩形リミットマスクｔ
を用いて各種寸法の四角形成るいは矩形状イオン注入部
を半導体基板ｊ上に形成することができる。

なお、寸法の異なる矩形スリットを多数連設したリミッ
トマスク７を用いれば上述のような寸法可変の矩形リミ
ットを用いなくても各種寸法の矩形状イオン注入部を半
導体基板ｊ上に形成することができる。

更に、この発明では第２レンズがら出たイオンビームを
平行もしくは生葉束状態で、矩形リミットマスクｔのス
リットｔｂを通過させるものであるが、ここで生葉束の
大きさは注入矩形寸法（マスクの大きさ）との関係で決
められる。

−７− 次に、この発明の効果を具体的な実施例に基いて示す。

（１）　イオン注入描画モデル 描画面積１００　ｍａ　Ｘ　１００　ｔｇｍの４吋ウェ
ハー上に縦横０．５μｍの間隔を置いて１００μｍＸ１
００μｍの正方形を描画モデルとする。

（２）使用するイオンビーム 電流密度（０：　０．５ヤ侃、ドース量Ｉ　Ｘ　１０”
、雇のイオンビームを使用する。

（３）　スループット 上記比較例は、イオンビームを最小スポット径０．１μ
ｍ　まで集束して描画した場合のスループットであり、
実施例１〜４はこの発明の方法に１Ｊ開叩６０−１ｔｉ
ｂ７１Ｂ（、Ｓ）より描画した場合のスルーブツトであ
る。上記の表より明らかなように１００μｍｘｉｏｏμ
ｍのように大面積のイオン注入においてこの発明による
方法では従来法に比べて極めて効率的にイオン注入を行
うことができ、微細な線状領域にイオン注入するときは
小孔径を有するリミッタに交換することにより、容易に
イオン注入を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマスクレスイオン注入法におけるイオン
光学系の構造を示す概略図、第２図はこの発明によるイ
オン光学系構造の概略図である。 図中、７は大口径の孔を有するリミッタ、ｌは矩形リミ
ッタマスク。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　イオン源、大口径孔を有するリミッタ、第ルン
   ズ、第２レンズを順次配列し、更に第２レンズと半導体
   基板との間にはイオンビームが平行もしくは生葉束状態
   で通過するように矩形リミッタマスクを配置したことを
   特徴とするマスクレスイオン注入法におけるイオン光学
   系の構造。
2. （２）寸法可変な矩形リミッタマスクを使用する特許請
   求の範囲第１項記載の構造。