离子注入方法及离子注入装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于提高离子注入处理的注入精度的技术。还提供一种使离子束沿x方向往复扫描，并使晶片沿y方向往复运动而对晶片进行离子注入的离子注入方法。该方法具备如下步骤：对以满足规定的面沟道效应条件的方式配置的第1晶片照射离子束，并测量射束照射后的第1晶片的电阻；对以满足规定的轴沟道效应条件的方式配置的第2晶片照射离子束，并测量射束照射后的第2晶片的电阻；及使用第1晶片及第2晶片的电阻测量结果，调整离子束的x方向及y方向的注入角度分布。

Ion implantation method and ion implantation device

The present invention provides a technique for improving the injection accuracy of ion implantation processes. An ion implantation method is also provided that allows an ion beam to be scanned in the direction of X and to move the wafer in an y direction to perform ion implantation of the wafer. This method has the following steps: to meet the conditions prescribed by the planar channeling configuration first wafer of ion beam irradiation resistance, and measure the first wafer beam after irradiation; to meet the requirements of axial channeling condition configuration second wafer of ion beam irradiation, and measuring the second wafer beam irradiation resistance after; and the use of first chip and 2 chip resistance measurement results, the injection angle distribution of X direction and Y direction adjustment of the ion beam.

【技术实现步骤摘要】
离子注入方法及离子注入装置
本申请主张基于2015年12月10日于日本申请的日本专利申请第2015-240793号的优先权，并将其内容援用于此。本专利技术涉及一种离子注入方法及离子注入装置，尤其涉及一种控制离子束的注入角度分布的技术。
技术介绍
半导体制造工序中，以改变半导体的导电性及改变半导体的晶体结构为目的等，常规实施对半导体晶片注入离子的工序(以下，也称为“离子注入工序”)。离子注入工序中所使用的装置被称为离子注入装置，且具有由离子源生成离子并对所生成的离子进行加速而形成离子束的功能及将该离子束传送至注入处理室并对处理室内的晶片照射离子束的功能。为了对成为处理对象的晶片的整面注入离子，例如，离子束通过射束扫描仪往复扫描，晶片沿与射束扫描方向正交的方向往复运动。已知有若改变入射于晶片的离子束的角度，则离子束与晶片的相互作用的方式发生变化，并影响离子注入的处理结果。例如，当沿晶片的晶轴或晶面入射离子束时，与非此方式的情形相比，发生注入离子从射束的入射面到达更深位置的沟道效应现象，影响作为注入处理的结果所得到的晶片内的载体浓度分布。因此，提出有控制用于注入处理的离子束的入射角的方法(例如，参考专利文献1)。专利文献1：日本特开2006-245506号公报作为入射于晶片的离子束的角度特性，除了作为射束整体的平均值的入射角以外可举出构成离子束的离子粒子群的角度分布。入射于晶片的离子束虽然微乎其微但有时也会发散或收敛，构成射束的离子粒子群具有带有某种扩散的角度分布。此时，即使在作为射束整体的平均值的入射角不满足沟道效应条件的情况下，当入射角偏离的一部分离子粒子的角度成分满足沟道效应条件时，也会发生由其一部分离子引起的沟道效应现象。相反，即使在作为射束整体的平均值的入射角满足沟道效应条件的情况下，当入射角偏离的一部分离子粒子的角度成分不满足沟道效应条件时，也会发生由其一部分离子引起的沟道效应现象的抑制。因此，若要更精密地控制晶片内所形成的载体浓度分布的形状乃至范围，则也有必要正确地控制射束的角度分布。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种用于提高离子注入处理的注入精度的技术。本专利技术的一方式为使离子束沿x方向往复扫描，并使晶片沿y方向往复运动而对晶片进行离子注入的离子注入方法。该方法具备如下步骤：对以满足规定的面沟道效应条件的方式配置的第1晶片照射离子束，并测量射束照射后的第1晶片的电阻；对以满足规定的轴沟道效应条件的方式配置的第2晶片照射离子束，并测量射束照射后的第2晶片的电阻；及使用第1晶片及第2晶片的电阻测量结果，调整相对于离子束的晶片的x方向及y方向的注入角度分布。本专利技术的又一方式为离子注入装置。该装置具备：两个以上的透镜装置，其使电场及磁场中的至少一个对离子束发挥作用而使离子束收敛或发散；射束扫描仪，其使离子束沿x方向往复扫描；压板驱动装置，其使被往复扫描的离子束所照射的晶片沿y方向往复运动；电阻测量仪，其测量射束照射后的晶片的电阻；及控制装置，其根据电阻测量仪的测量结果决定两个以上的透镜装置的工作参数而执行离子注入处理。控制装置对以满足规定的面沟道效应条件的方式配置在压板驱动装置中的第1晶片照射离子束，通过电阻测量仪测量照射后的第1晶片的电阻，对以满足规定的轴沟道效应条件的方式配置在压板驱动装置中的第2晶片照射离子束，通过电阻测量仪测量照射后的第2晶片的电阻，使用第1晶片及第2晶片的电阻测量结果决定两个以上的透镜装置的工作参数，调整相对于离子束的晶片的x方向及y方向的注入角度分布。本专利技术的另一方式为离子注入方法。该方法为使离子束沿x方向往复扫描，并使晶片沿y方向往复运动而对晶片进行离子注入的离子注入方法，将调整了x方向及y方向的注入角度分布的离子束照射于被处理晶片而在被处理晶片中形成所需载体浓度分布。另外，对以上构成要件的任意组合或本专利技术的构成要件或表现，在方法、装置、系统等之间相互替换的方式，作为本专利技术的方式也有效。专利技术效果根据本专利技术，能够提高离子注入处理的注入精度。附图说明图1(a)～图1(e)是示意地表示入射于晶片的离子束的角度特性的图。图2(a)～图2(e)是示意地表示图1(a)～图1(e)所示的离子束的角度分布的图表。图3是示意地表示通过离子束的照射形成于栅极结构附近的杂质区域的剖视图。图4是示意地表示通过离子束的照射形成于栅极结构附近的杂质区域的剖视图。图5是示意地表示形成于晶片处理面上的栅极结构的俯视图。图6(a)、图6(b)是示意地表示相对于离子束B的基准轨道的晶片W的朝向的图。图7(a)、图7(b)是示意地表示用于注入角度分布的评价的评价用晶片的图。图8(a)～图8(c)是示意地表示以满足规定的沟道效应条件或阻塞沟道效应条件的方式配置的晶片的表面附近的原子排列的图。图9是表示对阻塞沟道效应条件的晶片照射离子束时的晶片的表面电阻的图表。图10(a)、图10(b)是表示对面沟道效应条件的晶片照射离子束时的晶片的表面电阻的图表。图11是表示对轴沟道效应条件的晶片照射离子束时的晶片的表面电阻的图表。图12是表示实施方式所涉及的离子注入装置的概略结构的顶视图。图13是表示图12的离子注入装置的概略结构的侧视图。图14(a)、图14(b)是示意地表示透镜装置的结构的图。图15是示意地表示透镜装置的控制例的图表。图16(a)～图16(e)是示意地表示通过透镜装置调整的离子束的注入角度分布的图。图17是表示基于V曲线法的表面电阻的测量例的图表。图18是表示实施方式所涉及的离子注入装置的操作过程的流程图。图19是表示通过离子注入而制造的晶体管的阈值电压与用于注入的离子束的注入角度分布的扩散之间的关系性的图表。图中：B-离子束，W-晶片，10-离子注入装置，22-射束收敛部，22a-第1四极透镜，22b-第2四极透镜，22c-第3四极透镜，26-射束扫描仪，50-压板驱动装置，64-表面电阻测量仪，66-退火装置，70-控制装置，90-栅极结构，95-沟道轴，98-沟道面。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术的实施方式进行详细的说明。另外，在附图的说明中，对相同的构件标注相同的符号，适当省略重复的说明。并且，以下叙述的结构为示例，并不限定本专利技术的范围。在说明实施方式之前，叙述本专利技术的概要。本实施方式所涉及的离子注入装置具备：射束扫描仪，其使离子束沿x方向往复扫描；压板驱动装置，其使被往复扫描的离子束所照射的晶片沿y方向往复运动；及两个以上的透镜装置，其使电场及磁场中的至少一个对离子束发挥作用从而使离子束收敛或发散。两个以上的透镜装置构成为通过调整作用于离子束的力，能够分别对x方向及y方向独立地调整入射于晶片的离子束的角度分布。已知有若改变入射于晶片的离子束的角度，则离子束与晶片的相互作用的方式发生变化，并影响离子注入的处理结果。例如，当沿晶片的晶轴或晶面入射离子束时，与非此方式的情形相比，发生注入离子从射束的入射面到达更深位置的沟道效应现象，影响作为注入处理的结果所得到的晶片内的载体浓度分布。因此，离子注入工序中，通常相对于离子束的行进方向(z方向)的晶片的倾斜角(倾角)及与晶片表面垂直的轴周围的晶片的旋转角(扭转角)被调整，并且入射于晶片的作为射束整体的平均值的注入角被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入方法，其使离子束沿x方向往复扫描，并使晶片沿y方向往复运动而对晶片进行离子注入，所述离子注入方法的特征在于，具备如下步骤：对以满足规定的面沟道效应条件的方式配置的第1晶片照射所述离子束，并测量射束照射后的所述第1晶片的电阻；对以满足规定的轴沟道效应条件的方式配置的第2晶片照射所述离子束，并测量射束照射后的所述第2晶片的电阻；及使用所述第1晶片及所述第2晶片的电阻测量结果，调整所述离子束的相对于所述晶片的所述x方向及所述y方向的注入角度分布。

【技术特征摘要】
2015.12.10 JP 2015-2407931.一种离子注入方法，其使离子束沿x方向往复扫描，并使晶片沿y方向往复运动而对晶片进行离子注入，所述离子注入方法的特征在于，具备如下步骤：对以满足规定的面沟道效应条件的方式配置的第1晶片照射所述离子束，并测量射束照射后的所述第1晶片的电阻；对以满足规定的轴沟道效应条件的方式配置的第2晶片照射所述离子束，并测量射束照射后的所述第2晶片的电阻；及使用所述第1晶片及所述第2晶片的电阻测量结果，调整所述离子束的相对于所述晶片的所述x方向及所述y方向的注入角度分布。2.根据权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，对于所述注入角度分布，使用使电场及磁场中的至少一个发挥作用从而使所述离子束收敛或发散的两个以上的透镜装置，分别对所述x方向及所述y方向独立地进行调整。3.根据权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于，还具备对被处理晶片照射已被调整所述注入角度分布的离子束的步骤，所述注入角度分布被调整为在所述被处理晶片中形成所需载体浓度分布。4.根据权利要求3所述的离子注入方法，其特征在于，所述被处理晶片具有形成于晶片处理面的结构体，所述注入角度分布被调整为所述结构体附近的载体浓度分布的扩散成为所需分布。5.根据权利要求4所述的离子注入方法，其特征在于，所述结构体为栅极结构，所述注入角度分布被调整为所述栅极结构附近的载体浓度分布的深度方向及栅极长度方向的扩散成为所需分布。6.根据权利要求1至5中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，所述第1晶片取向成具有与由沿入射于所述第1晶片的离子束的基准轨道的方向及所述y方向这两个方向所规定的基准面平行的沟道面，并且不具有与所述基准面正交的沟道面。7.根据权利要求6所述的离子注入方法，其特征在于，所述第1晶片是晶片主面为(100)面的结晶性衬底，且配置成所述第1晶片的＜110＞方位与所述y方向之间的扭转角实质上成为0度或45度，所述晶片主面的法线与沿所述基准轨道的方向之间的倾角在15度～60度的范围内。8.根据权利要求1至7中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，所述第2晶片取向成在沿入射于所述第2晶片的离子束的基准轨道的方向上具有沟道轴，并且不具有与由沿入射于所述第2晶片的离子束的基准轨道的方向及所述y方向这两个方向所规定的基准面平行或正交的沟道面。9.根据权利要求8所述的离子注入方法，其特征在于，所述第2晶片是晶片主面为(100)面的结晶性衬底，并且配置成所述第2晶片的＜110＞方位与所述y方向之间的扭转角在15度～30度的范围内，所述晶片主面的法线与沿所述基准轨道的方向之间的倾角实质上成为0度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，所述第1晶片及所述第2晶片是晶片主面的偏角为0.1度以下的结晶性衬底。11.根据权利要求1至10中任一项所述的离子注入方法，其特征在于，还具备在测量所述第1晶片的电阻之前对射束照射后的所述第1晶片实施退火处理的步骤及在测量所述第2晶片的电阻之前对射束照射后的所述第2晶片实施退火处理的步骤中的至少一个。12.根据权利要求11所述的离子注入方法，其特征在于，所述退火处理以900℃～1000℃的退火温度来进...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎洋司，佐野信，塚原一孝，
申请(专利权)人：住友重机械离子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP