JPS63281423A - トレンチ内へのイオン注入方法 - Google Patents
トレンチ内へのイオン注入方法Info
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- JPS63281423A JPS63281423A JP11777387A JP11777387A JPS63281423A JP S63281423 A JPS63281423 A JP S63281423A JP 11777387 A JP11777387 A JP 11777387A JP 11777387 A JP11777387 A JP 11777387A JP S63281423 A JPS63281423 A JP S63281423A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
イオン注入法によりトレンチ内に薄い拡散層を効率良く
形成するために、トレンチの側壁には質量数の小さい軽
イオンを照射して軽イオン拡散層を形成し、底部には質
量数の大きい重イオンを照射して重イオン拡散層を形成
するトレンチ内へのイオン注入方法。
形成するために、トレンチの側壁には質量数の小さい軽
イオンを照射して軽イオン拡散層を形成し、底部には質
量数の大きい重イオンを照射して重イオン拡散層を形成
するトレンチ内へのイオン注入方法。
本発明は、イオン注入方法に係り、特にトレンチ内への
イオン注入方法の改良に関するものである。
イオン注入方法の改良に関するものである。
集積度の高い半導体集積回路装置においては、集積度を
高めるためにトレンチを設けることが行われており、こ
のトレンチ側壁に拡散層を設けるためにトレンチ内へイ
オンを注入することが必要である。
高めるためにトレンチを設けることが行われており、こ
のトレンチ側壁に拡散層を設けるためにトレンチ内へイ
オンを注入することが必要である。
このトレンチ内へのイオン注入に際して、基板に対して
角度を持たせたイオンビームの注入（以下、斜め注入と
略称する）を行うことが必要となる。
角度を持たせたイオンビームの注入（以下、斜め注入と
略称する）を行うことが必要となる。
以上のような状況からトレンチ内への効率の良いイオン
注入が可能なトレンチ内へのイオン注入方法が要望され
ている。
注入が可能なトレンチ内へのイオン注入方法が要望され
ている。
従来のトレンチキャパシタ型ＤＲＡＭ１ｃｅｌｌでは、
第５図に示すようにトレンチを用いたキャパシタにおい
て、シリコン酸化膜よりなる絶縁膜１２を介して一方の
電極のポリシリコン層１３に対向す′ る電極をト
レンチ内に形成するために、トレンチのシリコン基板１
１側に薄い拡散層１４を形成することが必要となり、こ
のトレンチ内の薄い拡散層１４は固相拡散かイオン注入
（以下、１．１ と略称する）により形成される。
第５図に示すようにトレンチを用いたキャパシタにおい
て、シリコン酸化膜よりなる絶縁膜１２を介して一方の
電極のポリシリコン層１３に対向す′ る電極をト
レンチ内に形成するために、トレンチのシリコン基板１
１側に薄い拡散層１４を形成することが必要となり、こ
のトレンチ内の薄い拡散層１４は固相拡散かイオン注入
（以下、１．１ と略称する）により形成される。
トレンチ内のポリシリコン層１３の上の空洞部にはポリ
シリコン１５が埋め込まれている。
シリコン１５が埋め込まれている。
１．１で薄い拡散層１４を形成する際、側壁への注入は
砒素等の重イオンを斜め注入することによって行われて
いる。
砒素等の重イオンを斜め注入することによって行われて
いる。
しかしながら、この方法では照射されるイオンが表面付
近で反跳する確率が高くなり、注入されるイオンが少な
いために効率の良いイオンビームの注入が行われていな
い。
近で反跳する確率が高くなり、注入されるイオンが少な
いために効率の良いイオンビームの注入が行われていな
い。
以上説明の従来のトレンチ内へのイオン注入で問題とな
るのは、砒素等の重イオンを斜め注入して薄い拡散層を
形成するには、反跳の影響によって効率の良い［１を行
うことが不可能となることである。
るのは、砒素等の重イオンを斜め注入して薄い拡散層を
形成するには、反跳の影響によって効率の良い［１を行
うことが不可能となることである。
即ち、１．１の斜め注入を行うとイオンビームが反跳す
るので、加速エネルギーを高くすると効率は良くなるが
イオンの注入される深さが深くなり薄い拡散層を得るこ
とができなくなるのである。
るので、加速エネルギーを高くすると効率は良くなるが
イオンの注入される深さが深くなり薄い拡散層を得るこ
とができなくなるのである。
そのため、所望の薄い拡散層を形成するには低加速エネ
ルギーで注入しなければならないので効率が悪くなる。
ルギーで注入しなければならないので効率が悪くなる。
本発明は以上のような状況から簡単且つ効率良く行える
トレンチ内へのイオン注入方法の提供を目的としたもの
である。
トレンチ内へのイオン注入方法の提供を目的としたもの
である。
上記問題点は、トレンチの側壁には軽イオンを照射して
軽イオン拡散層を形成し、底部には重イオンを照射して
重イオン拡散層を形成する本発明によるトレンチ内への
イオン注入方法によって解決される。
軽イオン拡散層を形成し、底部には重イオンを照射して
重イオン拡散層を形成する本発明によるトレンチ内への
イオン注入方法によって解決される。
イオンを加速してシリコンターゲットに注入する際に、
そのイオン種の質量Ｍ、と加速エネルギーＥによってそ
の散乱のメカニズムが異なっている。
そのイオン種の質量Ｍ、と加速エネルギーＥによってそ
の散乱のメカニズムが異なっている。
その散乱の状態により剛体球散乱とラザフオード散乱の
二種類の散乱がある。
二種類の散乱がある。
剛体球散乱はイオンの加速エネルギーＥがトーツス・フ
ェルミ・エネルギー（ＥＴＦ）より小さい場合に起こる
散乱であり、そのメカニズムは模式的に第２図ｆａｌに
示すように斜めにイオンが注入された場合に、そのイオ
ンがターゲットの表面付近で反跳する確率が高くなると
いう特徴を持っている。
ェルミ・エネルギー（ＥＴＦ）より小さい場合に起こる
散乱であり、そのメカニズムは模式的に第２図ｆａｌに
示すように斜めにイオンが注入された場合に、そのイオ
ンがターゲットの表面付近で反跳する確率が高くなると
いう特徴を持っている。
ラザフォード散乱は加速エネルギーＥがトーツス・フェ
ルミ・エネルギー（ＥＴＦ）より大きい場合に起こる散
乱であり、そのメカニズムは模式的に第２図（ｂ）に示
すように斜めにイオンが注入された場合に、そのイオン
がターゲットの表面付近で反跳する確率が低くなるとい
う特徴をもっている。
ルミ・エネルギー（ＥＴＦ）より大きい場合に起こる散
乱であり、そのメカニズムは模式的に第２図（ｂ）に示
すように斜めにイオンが注入された場合に、そのイオン
がターゲットの表面付近で反跳する確率が低くなるとい
う特徴をもっている。
トーツス・フェルミ・エネルギーＥＴＦは次式で表され
る。
る。
ＥＴＦ＝（１＋ＭＩ／Ｍ２） ’ Ｚ＋Ｚ２ｅ２／ ａ
（ＫｅＶ）ａ ＃０．８８５ａｏ（Ｚ ＋”３＋
Ｚ２”３）−””。
（ＫｅＶ）ａ ＃０．８８５ａｏ（Ｚ ＋”３＋
Ｚ２”３）−””。
ａ。＝０．５２９人
Ｚｌ：注入イオンの原子番号
Ｚ２：ターゲソトイオンの原子番号
Ｍ１：注入イオンの質量数
Ｍ２：ターゲソトイオンの質量数
第３図に示すようにトーツス・フェルミ・エネルギー（
ＥＴＦ）の数値は注入イオンの質量数が大きくなる程大
きな値を持っている。
ＥＴＦ）の数値は注入イオンの質量数が大きくなる程大
きな値を持っている。
各イオン種をＥＴＦの加速エネルギーでイオン注入した
場合のターゲット内での平均自由飛程ＲＰは第４図に示
すような値を持っている。
場合のターゲット内での平均自由飛程ＲＰは第４図に示
すような値を持っている。
そこで今シリコン基板に形成されたトレンチ内に薄いｎ
型の拡散層を形成する場合を考えると゛、この場合はシ
リコン基板に対して適当な角度を持つイオンビームを照
射することによりトレンチの側壁にイオンを注入するこ
とができる。
型の拡散層を形成する場合を考えると゛、この場合はシ
リコン基板に対して適当な角度を持つイオンビームを照
射することによりトレンチの側壁にイオンを注入するこ
とができる。
この場合照射されたイオンがトレンチの側壁で反跳せず
に効率良く注入されるためには、ＥＴＦ以上の加速エネ
ルギーで照射する方が良い。
に効率良く注入されるためには、ＥＴＦ以上の加速エネ
ルギーで照射する方が良い。
ｎ型拡散層を形成するために、現在よく用いられている
イオン種は燐（Ｐ）と砒素（Ａｓ）である。
イオン種は燐（Ｐ）と砒素（Ａｓ）である。
この燐と砒素のＥＴＦとＲ１を第４図により比べてみる
と燐の方が小さい値となっている。即ち、トレンチの側
壁に薄いｎ型の拡散層を形成するために有利なイオン種
は燐であることが分かる。
と燐の方が小さい値となっている。即ち、トレンチの側
壁に薄いｎ型の拡散層を形成するために有利なイオン種
は燐であることが分かる。
これに対してトレンチの底面で薄い拡散層を形成するた
めには公知のように質量数が大きく、同じ加速エネルギ
ーで燐より平均自由飛程（Ｒ１）が小さな砒素の方が有
利である。
めには公知のように質量数が大きく、同じ加速エネルギ
ーで燐より平均自由飛程（Ｒ１）が小さな砒素の方が有
利である。
このことばｐ型拡散層を形成する場合には側壁には硼素
（Ｂ）のイオン注入をし、底面にはガリウム（Ｇａ）の
イオン注入を適用することで上記と同様な効果が期待で
きる。
（Ｂ）のイオン注入をし、底面にはガリウム（Ｇａ）の
イオン注入を適用することで上記と同様な効果が期待で
きる。
即ち本発明においては、以上の理論から１へレンチの側
壁には反跳を防止するために軽イオンを照射して軽イオ
ン拡散層を形成し、底部には重イオンを照射して重イオ
ン拡散層を形成することにより、トレンチ内へのイオン
注入を効率良く行うことが可能となる。
壁には反跳を防止するために軽イオンを照射して軽イオ
ン拡散層を形成し、底部には重イオンを照射して重イオ
ン拡散層を形成することにより、トレンチ内へのイオン
注入を効率良く行うことが可能となる。
以下本発明によるｎ型拡散層の一実施例を第１図により
説明する。
説明する。
先ず第１図（ａｌに示すようにシリコン基板１に設けた
トレンチ１ａの側壁に質量数の小さい軽イオンビーム２
、例えば燐をトーツス・フェルミ・エネルギー（ＥＴＦ
）以上の加速エネルギーで反跳を抑えて効率良く注入す
る。
トレンチ１ａの側壁に質量数の小さい軽イオンビーム２
、例えば燐をトーツス・フェルミ・エネルギー（ＥＴＦ
）以上の加速エネルギーで反跳を抑えて効率良く注入す
る。
次に第１図（ｂｌに示すように拡散層の深さが先の燐に
よる拡散層の深さと同程度になるように調節してイオン
を注入する。
よる拡散層の深さと同程度になるように調節してイオン
を注入する。
この時に質量数の大きい重イオンビーム４、例えば砒素
を用いると重イオン拡散層５を加速エネルギーを下げる
ことなく形成することが可能となる。
を用いると重イオン拡散層５を加速エネルギーを下げる
ことなく形成することが可能となる。
このようにトレンチ１ａの側壁には軽イオンを注入し、
底部には重イオンを注入し、それぞれの部位に応じたイ
オン注入を行うことにより、トレンチ１ａに均一な薄い
拡散層を形成することが可能となる。
底部には重イオンを注入し、それぞれの部位に応じたイ
オン注入を行うことにより、トレンチ１ａに均一な薄い
拡散層を形成することが可能となる。
以上説明したように本発明によれば、トレンチ内へのイ
オン注入をそれぞれの部位に応じて極めて容易に行うこ
とが可能となり、トレンチ内に薄い拡散層を形成するこ
とが可能となる利点があり、著しい経済的及び、信頼性
向上の効果が期待でき工業的には極めて有用なものであ
る。
オン注入をそれぞれの部位に応じて極めて容易に行うこ
とが可能となり、トレンチ内に薄い拡散層を形成するこ
とが可能となる利点があり、著しい経済的及び、信頼性
向上の効果が期待でき工業的には極めて有用なものであ
る。
第１図は本発明による一実施例を示す側断面図、第２図
は斜め注入における注入イオンビームとターゲット原子
に働くメカニズムを示 す模式図、 第３図はシリコンターゲットに対する典型的なイオン種
のトーツス・フェルミ・エネ ルギー（Ｅ ＴＦ）を示す表、 第４図はシリコンターゲットに対する各イオン種のＥＴ
Ｆにおける平均自由飛程（ＲＰ）を示す表 第５図は従来のトレンチ内へのイオン照射方法を示す図
、 である。 図において、 １はシリコン基板 １ａはトレンチ、 ２は軽イオンビーム、 ３は軽イオン拡散層、 ４は重イオンビーム、 ５は重イオン拡散層、 を示す。 Ｉ＋ 目 晒 八 悄 −１−ｔ′ ）こ 渇 護 ト Ｉ＋、＠ 八 区脳
化 セ 電ム
−Ｌ χ 鄭藷
ト セ （き マ 州本 べ Ω １ 州 騙へ 蹄 定態
横転
八へ−
は斜め注入における注入イオンビームとターゲット原子
に働くメカニズムを示 す模式図、 第３図はシリコンターゲットに対する典型的なイオン種
のトーツス・フェルミ・エネ ルギー（Ｅ ＴＦ）を示す表、 第４図はシリコンターゲットに対する各イオン種のＥＴ
Ｆにおける平均自由飛程（ＲＰ）を示す表 第５図は従来のトレンチ内へのイオン照射方法を示す図
、 である。 図において、 １はシリコン基板 １ａはトレンチ、 ２は軽イオンビーム、 ３は軽イオン拡散層、 ４は重イオンビーム、 ５は重イオン拡散層、 を示す。 Ｉ＋ 目 晒 八 悄 −１−ｔ′ ）こ 渇 護 ト Ｉ＋、＠ 八 区脳
化 セ 電ム
−Ｌ χ 鄭藷
ト セ （き マ 州本 べ Ω １ 州 騙へ 蹄 定態
横転
八へ−
Claims (1)
- イオン注入法によるトレンチ内への拡散層の形成にお
いて、トレンチ（１）の側壁には質量数の小さい軽イオ
ンを照射して軽イオン拡散層（３）を形成し、底部には
質量数の大きい重イオンを照射して重イオン拡散層（５
）を形成することを特徴とするトレンチ内へのイオン注
入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117773A JP2519721B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | トレンチ内へのイオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117773A JP2519721B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | トレンチ内へのイオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281423A true JPS63281423A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2519721B2 JP2519721B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=14719968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117773A Expired - Fee Related JP2519721B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | トレンチ内へのイオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519721B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202426A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP62117773A patent/JP2519721B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202426A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2519721B2 (ja) | 1996-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |