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発明の名称 イオン注入方法および電極形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−61168
公開日 平成6年(1994)3月4日
出願番号 特願平4−211245
出願日 平成4年(1992)8月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 大野 茂樹 / 茂中 尚登 / 布施 元正 / 大和田 伸朗
要約 目的
イオン注入時に半導体に生成する照射欠陥の除去を容易にすること。及びイオンミキシング法を用いて半導体に電極を形成する場合、ミキシング時に生成する照射欠陥の除去を容易にすることにある。

構成
添加物注入やミキシングする前に、半導体基板を予め非晶質化する。非晶質化は半導体の構成元素を照射して行う。この時、構成元素の照射時のエネルギーを2種類以上にすることにより、照射領域を完全に非晶質化する。イオンの飛程近傍での点欠陥量を減少させる。
特許請求の範囲
【請求項1】半導体基板を液体窒素温度から、半導体の融点(絶対温度)の15%以下の範囲で所定温度とし、一定になるように制御しながら半導体の構成元素を2種類以上の加速電圧で注入し注入領域を非晶質化した後、添加物を注入することを特徴としたイオン注入方法。
【請求項2】電極形成領域を半導体の融点(絶対温度)の15%以下の範囲で所定温度とし、一定になるように制御しながら半導体の構成元素を少なくとも2種類以上の加速電圧で注入領域を非晶質化した後、電極用の金属を蒸着し、半導体の構成元素もしくは電極用金属を照射して金属と半導体をミキシングし電極を形成することを特徴とした電極形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板へのイオン注入時に形成する照射欠陥の除去が容易なイオン注入方法、およびその方法が行える半導体製造装置に関する。
【0002】また、イオンミキシング法を適用して半導体用電極をする場合に半導体基板中に形成される照射欠陥の除去を容易に行える電極形成方法およびその方法が行える電極製造装置に関する。
【0003】
【従来の技術】従来の技術は特開昭63−185016号記載のように、絶縁物上に非晶質半導体薄膜を形成後、該非晶質半導体薄膜にホウ素イオンを所定間隔で局所的に導入し、その後、熱処理を行い粒径の大きい且つバラツキのない半導体結晶粒を形成していた。非晶質半導体薄膜は他結晶半導体薄膜に半導体構成元素イオンを照射することにより形成している。ただし、この時の注入エネルギーは一種類である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イオンの飛程近傍において完全に非晶質化しないため、イオン照射後のアニールでエピタキシャル相の成長に伴って点欠陥が集積し、欠陥クラスターが形成するため、完全に欠陥クラスターを取り除くことが容易でなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、イオン照射により半導体基板を非晶質化する時、イオンの注入エネルギーを変化させたものである。
【0006】
【作用】イオン照射を用いて半導体基板を非晶質化する時、2種類以上のエネルギーでイオン照射することにより、高エネルギーで照射したイオンの飛程近傍領域で完全に非晶質化していない部分が非晶質化する。それにより、非晶質化層界面に存在している点欠陥の量が減少する。これによって、アニール時の欠陥クラスターの生成,成長が抑制される。
【0007】
【実施例】以下、本発明の半導体素子製造方法の一実施例を図1で説明する。液体窒素温度から融点の15%の範囲において半導体基板1温度を一定に制御しながら、基板2に高エネルギーの半導体の構成元素イオン2を照射する。これにより、飛程近傍領域4以外は非晶質領域3となる。次に、低エネルギーの半導体構成元素イオン5を照射する。これにより、照射領域は完全な非晶質領域6となる。非晶質化する時の高エネルギーと低エネルギー照射の順番は順不動である。また、照射時のエネルギーは2種類以上でも構わない。添加物注入領域7以外の部分にはマスク8を被せ、照射されないようにする。この後、非晶質領域6に添加物イオン9を注入する。注入後、アニールにより再結晶化させる。
【0008】上記の手法を用い、N型シリコン基板10にNPN接合を形成する過程を図2で説明する。まず、フォトマスク11を被せたN型シリコン基板10を冷却し、基板温度を−40℃とする。基板温度はイオン照射中一定になるように制御する。冷却後、400keVシリコンイオン12を1×1016個照射する。これにより、飛程近傍領域13以外では非晶質領域14となる。次に、200keVシリコンイオン15を1×1016個照射する。この2種類のエネルギーを持つシリコンイオンの照射で、400keVシリコン飛程の近傍で完全に非晶質化していない領域13が完全な非晶質化領域16となる。この後、40keVボロンイオン17を1×1013個注入し、P層18を形成する。P層18を形成後、700℃で1時間アニールして再結晶化をはかる。
【0009】次に、本発明の電極を製造するまでの一実施例を図3で説明する。マスク19を被せた半導体基板20に高エネルギーの半導体の構成元素イオン21を照射する。これにより、飛程近傍領域22以外は非晶質領域23となる。次に、低エネルギーの半導体構成元素イオン24を照射する。これにより、照射領域は完全な非晶質領域25となる。非晶質化する時の高エネルギーと低エネルギー照射の順番は順不動である。また、照射時のエネルギーは2種類以上でも構わない。この後、電極形成領域に電極用金属26を蒸着する。蒸着後、電極用金属もしくは半導体構成元素イオン27を照射し、界面をミキシングさせミキシング領域28を形成する。ミキシング後アニールを行い、再結晶化させる。
【0010】上記の手法を用い、N型シリコン基板29にNPN接合を形成し、電極を取付けるまでの過程を図5で説明する。まず、フォトマスク30を被せる。その後、N型シリコン基板29を冷却し、基板温度を−40℃とする。基板温度はイオン照射中一定になるように制御する。冷却後、400keVシリコンイオン31を1×1016個照射する。これにより飛程近傍領域32以外は非晶質化領域33となる。次に、200keVシリコンイオン34を1×1016個照射する。この2種類のエネルギーを持つシリコンイオンの照射で、400keVシリコン飛程の近傍で完全に非晶質化していない領域32が非晶質化する。この後、フォトマスク30を除去し、新たに、添加物注入領域以外にフォトマスク35を被せる。その後、40keVボロンイオン37を1×1013個注入しP層36を形成する。注入後、フォトマスク35を除去し、電極形成領域以外新たにフォトマスク38を被せる。この後モリブデン39を0.3μm 蒸着する。蒸着後、300keVシリコンイオン40を5×1015個照射し、モリブデン39とシリコン基板29界面にモリブデンシリサイド41を形成し電極とする。電極形成後、700℃で1時間アニールし、再結晶化をはかる。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、イオン注入によって生成する照射欠陥の除去が容易になる。これによって、アニール時の添加物の拡散が抑制でき、半導体デバイスの高集積化がはかれる。
【0012】また、イオンミキシング法を用いて、電極を形成する場合も、ミキシング時に形成する照射欠陥の除去が容易になり、高集積化がはかれる。




 

 


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