JPH03216945A - 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１の利用分野〕 この発明は、半導体基板に不純物層を形成する際に用い
られるイオン注入装置に間するものである． 〔従来の技術〕 第４図は従来のイオン注入装置の概略系統側面図であり
、この図において、（１）はイオン源部を示し、イオン
源部（１）は、アーク放電によって高密度プラズマを生
成するイオン源（２）と、このイオン源（２）を静電的
に引き出し加速する引き出し電極（３）とで構成されて
いる。（４）はイオン源部（１）から放射されたイオン
ビーム（５）を必要なドーパントイオンの質量を分析す
る磁場偏向型の質量分析器、（６）は買量分析Ｈ（４〉
で分析されたイオンビーム（５）の形状を整える成形ス
リッｌ・、（７）は成形スリット（６）で整えられたイ
オンビーム（５）から必要とするドーパントイオンを選
択するための分析スリット、（８）は分析スリット（７
）で分析されたイオンビーム（５）を電荷中和させる電
荷中和器で、電荷中和器（８）は、電子銃（９）と、こ
の電子銃（９）のビームを受けビーム電流を計測するフ
ァラデーゲージ（１０）とから構成されている．（１１
）は電荷中和器（８）を通り抜けるイオンビーム（５）
を補集するビームキャッチャー、（１２》は電荷中和器
（８）とビームキャッチャー（１ｌ）との間に介在され
たディスク、（１３）は前記ディスク（１２》に定置さ
れた半導体基板を示す。この半導体基板（１３》にイオ
ン注入を行う際は通常パターンが形成される． バターニングされた半導体基板（１３）の一例を第５図
に示す。第５図において、半導体基板（１３）は、例え
ばＰ導電型であり、この半導体基板（１３）の主面上に
形成された薄い絶縁膜（２１）、この薄い絶縁膜（２１
）上に形成されたゲー１−　ＴＬ極（２２）、薄い絶縁
膜（２ｌ）を挟んで形成された厚い絶縁膜《２ｏ》で椹
成され、この状態でゲート電極（２２）の両側にイオン
注入によってソース　トレインとなる不純物領域を形成
しようとするものである。

従来のイオン注入装置は、上記のように横成され、半導
体基板（１３）はディスク（１２）に定置され、ディス
ク〈１２）は通称メカニカルスキャン方式と称される運
動をし、第４図矢印Ａのように所定回転数で回転される
と共に第４図矢印Ｂのように並行運動がなされてイオン
注入が行われる．即ち、イオン源（１）から放射された
イオンビーム（５）は引き出し電極（３）で所望の加速
エネルギーで引き出される．加速されたイオンビーム（
５）は、質量分析３（４）　、成形スリット（６）およ
び分析スリッｌ〜（７）で必要なドーバントイオンを選
択し、形状を整えターゲットである半導体基板（１３）
へ導かれる．この場合ソース・ドレインをＮ導電型に形
成すべく、イオンビーム（５）は，例えばボロン、リン
、ヒ素等のイオンビームとなっている。このイオンビー
ム（５）が半導体基板（１３）へ導かれるのであるが、
１ｍＡ　以上のビーム電流で直接イオン注入すると、チ
ャージアップにより半導体基板（１３）の薄い絶縁膜の
破壊（通称絶縁破壊）や静電破壊が生じ、このために半
導体基板（１３）にイオンビーム（５）が当たる直前に
荷電中和器（８）を設けられる。

この電荷中和器（８）の作動原理を第６図に示す。

第６図に示すように、電荷中和器（８）の作用は、電了
銃（９）から放出される一次電子を３００Ｖ程度の電界
で加速し、電子銃（９）に対面するファラデーゲージ（
１０》に照射して二次電子（２３）を発生させこの二次
電子（２３）を半導体基板（１３）に供給して半導体基
板（１３）のゲート電極（２２）上に蓄積された正電荷
を中和し、ゲート絶縁膜となる薄い絶縁膜（２１）の絶
縁破壊およびゲート電極の静電破壊を防止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のイオン注入装置では、電子銃（９》
から放出された一次電子の照射によりファラデーゲージ
（１０）の表面から発生する二次電子（２３）によって
ゲート電極（２２）上に蓄積された正電荷を中和するも
のであるが、一次電子の一部もファラデーゲージ（１０
）の反射により半導体基板（１３）に到達するために、
半導体基板（１３）を負にチャージアップさせ、負電荷
による絶縁破壊を起こし、また絶縁破壊に至らずともゲ
ート絶縁１１Ｑ　（２２）を劣化させるという間組点が
あった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされ
たもので、ゲート絶縁膜の絶縁破壊や劣化を防止したイ
オン注入装置を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るイオン注入装置は、イオンビームの照射
によって発生する二次電子をｍじ込める閉じ込め手段を
存ずる電荷中和器を備えたものである。

〔作　用〕

この発明においては、イオンビームの照射により発生す
る二次電子を電荷閉じ込め手段により■じ込め、閉じ込
めた二次電子を半導体基板に戻させる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。第１図はこ
の発明の一実施例を示す概略系統側面図、第２図は第１
図の電荷中和器の拡大斜面図、第３図は第２図の電荷中
和器の作用説明図を示し、先に説明した第４図〜第６図
と同一または相当部分は同一符号を付し、その説明は省
略する。

図において、（３０）は電荷中和器を示し、ファラデー
ゲージ（ｌＯ）の外周に設けられている。電荷中和Ｈ　
（３０）は第２図に示すように電荷閉じ込め手段である
複数の永久磁石（３ｌ）をイオンビーム（５）の進路の
まわり、即ち、ファラデーゲージ（１０）の外周に所定
の間隔を有して並設したものであり，ファラデーゲージ
（１０）の内周囲にイオンビーム（５）の進路に悪影響
を与えない状態で磁気多極磁場（３２）を発生するよう
にしたものである。

」．記のように横成されたイオン注入装置において、イ
オン源（１）から例えば８０ＫＶの加速電圧で不純物層
形成に必要なドーバンドイオン、例えば、ポロン、ヒ素
、リン等のイオンを含んだイオンビーム（５）を引き出
し、質量分析器（４）と分析スリツＩ・（６）とによっ
て必要なドーバンドイオンのみを選択する。選択された
ドーバンドイオンのイオンビーム（５）は、矢印Ａの回
転と矢印Ｂの並行運動がなされるディスク（１２）およ
びこのディスク（ｌ２）に定置された半導体基板（１３
）に電荷中和器（：＋０）および７アラデーゲージ（１
０）を介して照射され、半導体基板（１３）にイオン注
入される。この工程において、第３図に示すように、イ
オンビーム（５）の照射によって半導体基板（１３）お
よびディスク（１２）か八二次電子（４０）が発生する
。発生した二次電子（４０）はファラデーゲージ（１０
）内に飛び込まれる。飛び込まれた二次電子（４０）は
磁気多極磁場（３２）によってファラデーゲージ（１０
）内に飛び込められる。閉じ込められた二次電子（４０
）はサブレッサー？！ＣＦ＆（図示せず）によりファラ
デーゲージ（１０）内部に帰還され、かつファラデーゲ
ージ（１０）内の磁気多極磁場（３２）による閉じ込め
作用により、その内部に閉じ込まれ、再び半導体基板（
１３）に戻り、半導体基板（１３）上の正電荷と中和す
る。

なお、この実施例では、電荷中和器（３０）として１２
極の磁気多極磁場（３２）を発生させるため、ファラデ
ーゲージ（１０）の外周に１２個の永久磁石（３１）を
使用した例を示したが、この数に限定されるものでなく
、また永久磁石（３１）を電磁石に置換もしくは他の手
段で磁気多極磁場（３２）を形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のイオン注入装置によれば、イ
オン注入の際に半導体基板またはディスクから発生する
二次電子を磁気多極磁場を形成したファラデーゲージ内
に閉じ込め再度半導体基板に戻すようにした電荷中和器
を備えたことにより、従来の二次電子を生成する電子銃
を必要とすることなくゲート絶縁膜の絶縁破壊、静電破
壊が防止されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の−実施例を示すイオン注入装置の概
略系統側面図、第２図は第１図に示す荷電中和器の拡大
斜面図、第３図は第２図の荷電中和器の作用説明図、第
４図は従来のイオン注入装置の一例を示す概略系統側面
図、第５図は第４図の半導体基板を説明するための説明
図、第６図は第４図の荷電中和器の作用説明図てある。 図において、（５）はイオンビ−ｌ＼、（１３）は土導
体基板、（３０）は電荷中和器、（３１）は永久磁石、
（３２）は磁気多極磁場、（４０）は二次電子を示す。 なお、各図中，同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板にイオンビームを照射して不純物層を形成す
   るイオン注入装置において、前記半導体基板の前面に設
   けられ前記イオンビームの照射によって発生する二次電
   子を閉じ込める電荷閉じ込め手段を有する電荷中和器を
   備え、前記電荷閉じ込め手段は前記イオンビーム進路の
   周りを複数の磁石で取り囲みイオンビームの進路に影響
   を与えない範囲に磁気多極磁場を形成してなることを特
   徴とするイオン注入装置。