超低エネルギーイオン注入によるシリコン半導体極浅接合形成実用化技術の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560381
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 山本 和弘 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (90358292)
• Keywords: イオン注入 / シリコン / ボロン / 超低エネルギー / 極浅接合

Research Abstract

シリコン半導体デバイスの高集積化に伴い極浅ドーピン部層の形成が必要である。国際半導体技術ロードマップ(ITRS)によれば2014年にはドーパント層の厚さはおよそ10nmになるとされている。従来の高エネルギーイオン注入法ではシリコン結晶中に多量の原子空孔および格子間原子がなだれ現象的に形成されてしまい、ターゲットであるシリコン半導体の結晶性が著しく劣化する。結晶性の回復と導入したドーパントの活性化のためには熱処理が必要であるが、ドーパントの拡散が生じて極浅ドーピングプロファイルを保つことが困難となる。本研究では、上記問題を解決するために1keV以下の超低エネルギーボロンイオンを用いた超低エネルギーイオン注入実用化技術の開発を行う。
実用プロセスではレジストパターン形成後にイオン注入を行うため、室温でイオン注入を行うことが必須である。イオン注入後、ボロンの拡散を生じない800℃以下の熱処理による活性化プロセスを検討した。照射条件の最適化を行った結果、イオンエネルギーが300eVの時にシート抵抗が最小値4kΩ/□まで減少した。
今年度は年度途中において超低エネルギイオンビーム装置のイオン源部を真空排気するクライオポンプのコンプレッサーが故障し、修理費用の捻出および修理調達に時間を要してしまい、半年間にわたりイオン照射実験が不可能となった。そのため当初予定していたイオン注入実験が予定通りに遂行できなかった。現在、装置の修理が完了して性能の確認が終了したので、H22年度に向けて研究の遅れを取り戻す予定である。