制造半导体元件的方法和离子注入装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供制造半导体元件的方法和离子注入装置，为了通过利用所希望的退火温度进行退火处理而能够将方块电阻降低到要求的水平，将离子注入到半导体基体W中的制造半导体元件的方法包括：第一离子注入工序，将氢离子或者稀有气体离子注入到半导体基体W中；以及第二离子注入工序，将掺杂离子注入到半导体基体W中。

Method for fabricating semiconductor elements and ion implantation device

【技术实现步骤摘要】
制造半导体元件的方法和离子注入装置
本专利技术涉及通过离子注入制造半导体元件的方法以及用于该方法的离子注入装置。
技术介绍
例如，在制造薄膜晶体管(TFT)等半导体元件的情况下，使用专利文献1所示的离子注入装置，向半导体基体注入掺杂离子后，为了实现由于该注入导致的非晶化了的半导体基体的再结晶化和掺杂离子的激活，进行将半导体基体加热到高温(例如600℃以上)的所谓的退火处理。但是，最近作为支承半导体基体的基板，有时例如使用塑料基板这样的耐热温度低的材料，在使用这样的基板的情况下，提高退火温度是有限度的。但是如果退火温度低，则会产生不能充分激活掺杂离子，不能使半导体元件的方块电阻降低到要求的水平的问题。专利文献1：日本专利公开公报特开2005-327713号
技术实现思路
因此，本专利技术是用于解决所述的问题而做出的专利技术，本专利技术的主要目的在于通过用所希望的退火温度进行退火处理，能够使方块电阻降低到要求的水平即，本专利技术提供一种制造半导体元件的方法，其通过将离子注入到半导体基体中来制造半导体元件，所述制造半导体元件的方法包括：第一离子注入工序，将氢离子或者稀有气体离子注入到所述半导体基体中；以及第二离子注入工序，将掺杂离子注入到所述半导体基体中。按照这样的制造半导体元件的方法，通过在第一离子注入工序中将氢离子或者稀有气体离子注入到半导体基体中，在半导体基体的晶格中形成缺陷，由此能够降低用于使掺杂离子从晶格间隙向晶格位置迁移的激活能。其结果，能够通过所希望的退火温度进行退火处理从而能够充分激活掺杂离子，能够将方块电阻降低到要求的水平。此外，关于具体的实验数据将在后面描述。作为能够更显著地发挥上述作用效果的实施方式，优选的是，所述制造半导体元件的方法还包括退火处理工序，所述退火处理工序在所希望的退火温度下加热经过了所述第一离子注入工序和所述第二离子注入工序的所述半导体基体，所述退火温度为350℃以下。如果是这样的退火温度，则作为支承半导体基体的基板材料能够使用耐热性比较低的材料，并且能够得到降低退火温度带来的节能效果。优选的是，在所述第一离子注入工序之后进行所述第二离子注入工序。如果是这样的顺序，则能够进一步降低方块电阻。此外，关于具体的实验数据将在后面描述。但是，如果在第一离子注入工序中将氢离子或者稀有气体离子注入到半导体基体中并在半导体基体的晶格中形成缺陷，则有时在此后的退火处理中不能充分地恢复晶体结构。在该情况下，如果与能充分恢复晶体结构的情况相比较，则由于制造的半导体元件的结晶性降低，所以载流子的迁移率降低，由此导致方块电阻增大。另外，由于结晶性低，存在产生漏电流的可能性。因此，在着眼于晶体结构的恢复的情况下，优选的是，所述制造半导体元件的方法还包括高温注入工序，所述高温注入工序在所述第一离子注入工序之后所述退火处理工序之前，在高温下将氢离子或者稀有气体离子或者掺杂离子注入到所述半导体基体中。按照这样的构成，通过在高温下将氢离子或者稀有气体离子或者掺杂离子注入到半导体基体中，能够实现结晶性的恢复。此外，关于具体的实验数据将在后面描述。另外，本专利技术还提供一种离子注入装置，其将离子注入到半导体基体中，将氢离子或者稀有气体离子注入到所述半导体基体中，将掺杂离子注入到所述半导体基体中。如果是这样构成的离子注入装置，则能够得到与上述的制造半导体元件的方法相同的作用效果。优选的是，所述离子注入装置构成为反复进行所述氢离子或者所述稀有气体离子的注入、以及所述掺杂离子的注入而无需将所述半导体基体取出到大气中。按照这样的构成，无需将半导体基体取出到大气中，就能够反复进行氢离子或者稀有气体离子的注入、以及掺杂离子的注入，所以能够实现处理能力的提高和处理时间的缩短。此外，通过在接下来进行的氢离子或者稀有气体离子的注入中产生的等离子体的热量和溅射等，能够剥离在掺杂离子的注入中附着到离子源的腔室内和配置在该腔室的下游的离子束引出用的电极表面等的例如由掺杂离子引起的附着物(金属氟化物等)，从而能够得到清洁效果。作为用于进行上述的高温注入的离子注入装置，优选的是，所述离子注入装置包括：基板驱动装置，在处理室内驱动所述半导体基体；以及加热机构，设置于所述基板驱动装置。按照这样构成的本专利技术，能够通过用所希望的退火温度进行退火处理来使方块电阻降低到要求的水平。附图说明图1是表示第一实施方式的离子注入装置的整体构成的示意图。图2是表示比较H+离子以及B+离子的注入工序的顺序的实验结果的图。图3是表示比较H+离子的注入深度的实验结果的图。图4是表示测量少数载流子的寿命的测量结果的图。图5是表示比较氢离子的组成的实验结果的图。图6是表示比较Ar+离子以及B+离子的注入工序的顺序的实验结果的图。图7是表示比较B+离子的注入深度的实验结果的图。图8是表示比较Ar+离子的剂量的实验结果的图。图9是表示晶化率的深度分布的图。图10是表示比较H+离子和Ar+离子的剂量的实验结果的图。图11是表示比较H+离子和PHx+离子的注入工序的顺序的实验结果的图。图12是表示通过第二实施方式的制造方法得到的晶化率的深度分布的图。图13是表示通过第二实施方式的制造方法得到的晶化率的深度分布的图。图14是表示通过第二实施方式的制造方法得到的晶化率的深度分布的图。附图标记说明100离子注入装置101离子源102质量分析器103基板驱动装置W半导体基体P基板IB离子束具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的制造半导体元件的方法的第一实施方式进行说明。首先，对用于本实施方式的制造半导体元件的方法的离子注入装置100进行说明。离子注入装置100用于对半导体基体W照射离子束IB从而进行离子注入，如图1所示，从离子源101引出的离子束IB，在通过质量分析器102进行质量分析后，在处理室104内对固定在基板驱动装置103上的塑料基板等基板P上的半导体基体W进行照射，将所希望的离子注入到半导体基体W中。本实施方式的半导体基体W是单晶硅基体，但作为半导体基体W不限定于此，例如也可以是多晶硅基体、III－V族化合物半导体基体、II－VI族化合物半导体基体或者其它基体，其平面形状在本实施方式中为大致圆形，但是也可以是矩形，还可以是其它形状。接着，对使用上述离子注入装置100制造半导体元件的方法进行说明。与向半导体基体W注入掺杂离子的工序分开，本实施方式的制造半导体元件的方法包括将氢离子或者稀有气体离子注入到半导体基体W中的工序。此外，得到了如下的实验结果：通过进行用规定的退火温度加热经过了这些工序的半导体基体W的所谓退火处理，能够将半导体基体W的方块电阻降低到要求的水平。以下，对该实验结果进行详细描述。此外，在以下，把将氢离子或者稀有气体离子注入到半导体基体W中的工序称为第一离子注入工序，把将掺杂离子注入到半导体基体W中的工序称为第二离子注入工序。＜H+离子以及B+离子的注入＞首先，对在第一离子注入工序中注入H+离子，在第二离子注入工序中注入作为掺杂离子的B+离子的情况进行说明。(注入工序的顺序比较)首先，图2表示比较(1)在第一离子注入工序之后进行第二离子注入工序并进行退火处理的情况、(2)在第二离子注入工序之后进行第一离子注入工序并进行退火处理的情况、以及(3)不进行第一离子注入工序，在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体元件的方法，其通过将离子注入到半导体基体中来制造半导体元件，所述制造半导体元件的方法的特征在于，所述制造半导体元件的方法包括：第一离子注入工序，将氢离子或者稀有气体离子注入到所述半导体基体中；以及第二离子注入工序，将掺杂离子注入到所述半导体基体中。

【技术特征摘要】
2018.02.23 JP 2018-031123;2018.10.18 JP 2018-196381.一种制造半导体元件的方法，其通过将离子注入到半导体基体中来制造半导体元件，所述制造半导体元件的方法的特征在于，所述制造半导体元件的方法包括：第一离子注入工序，将氢离子或者稀有气体离子注入到所述半导体基体中；以及第二离子注入工序，将掺杂离子注入到所述半导体基体中。2.根据权利要求1所述的制造半导体元件的方法，其特征在于，所述制造半导体元件的方法还包括退火处理工序，所述退火处理工序在所希望的退火温度下加热经过了所述第一离子注入工序和所述第二离子注入工序的所述半导体基体，所述退火温度为350℃以下。3.根据权利要求1所述的制造半导体元件的方法，其特征在于，在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲛岛俊之，永尾友一，
申请(专利权)人：国立大学法人东京农工大学，日新离子机器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP