(57)【要約】【課題】イオン注入工程における真空度の低下を抑制することができる半導体素子の製造方法を得る。【解決手段】半導体基板２４の表面に対して、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐを含み、かつＮ型拡散層形成領域５０Ｎを含まない領域にフォトレジスト５４Ａを形成した後に、Ｎ型拡散層に応じた種類のイオンを注入し、半導体基板２４の表面に対して、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎを含み、かつフォトレジスト５４Ａが形成された領域を含まない領域にフォトレジスト５４Ｂを形成した後に、半導体基板２４にＰ型拡散層に応じた種類のイオンを注入する。【選択図】図５
2011171603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンが注入される第１拡散層が形成され、前記第１拡散層に注入されるイオンと異なる種類のイオンが注入される第２拡散層が前記第１拡散層と異なる領域に形成される基板の表面に対して、前記第１拡散層が形成される第１拡散層形成領域及び前記第２拡散層が形成される第２拡散層形成領域以外の領域に酸化膜を形成する第１工程と、
前記基板の表面に対して、前記第２拡散層形成領域を含み、かつ前記第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成する第２工程と、
前記第１フォトレジストが形成された前記基板に前記第１拡散層に応じた種類のイオンを注入する第３工程と、
前記第１フォトレジストを除去する第４工程と、
前記基板の表面に対して、前記第１拡散層形成領域を含み、かつ前記第１フォトレジストが形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成する第５工程と、
前記第２フォトレジストが形成された前記基板に前記第２拡散層に応じた種類のイオンを注入する第６工程と、
前記第２フォトレジストを除去する第７工程と、
前記基板を熱処理する第８工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
イオンが注入される第１拡散層が形成され、前記第１拡散層に注入されるイオンと異なる種類のイオンが注入される第２拡散層が前記第１拡散層と異なる領域に形成され、イオンが注入されない真性層が前記第１拡散層及び前記第２拡散層と異なる領域に形成される基板の表面に対して、前記第１拡散層が形成される第１拡散層形成領域、前記第２拡散層が形成される第２拡散層形成領域、及び前記真性層が形成される真性層領域以外の領域に酸化膜を形成する第１工程と、
前記基板の表面に対して、前記第２拡散層形成領域及び前記真性層領域を含み、かつ前記第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成する第２工程と、
前記第１フォトレジストが形成された前記基板に前記第１拡散層に応じた種類のイオンを注入する第３工程と、
前記第１フォトレジストを除去する第４工程と、
前記基板の表面に対して、前記第１拡散層形成領域及び前記真性層領域を含み、かつ前記真性層領域以外であり前記第１フォトレジスト領域が形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成する第５工程と、
前記第２フォトレジストが形成された前記基板に前記第２拡散層に応じた種類のイオンを注入する第６工程と、
前記第２フォトレジストを除去する第７工程と、
前記基板を熱処理する第８工程と、
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程は、前記第１フォトレジストとして、格子状に孔を有するフォトレジストを形成し、
前記第３工程は、前記第１拡散層に応じた種類のイオンを、前記第１フォトレジストが有する孔を通過して前記基板に達しない角度で注入し、
前記第５工程は、前記第２フォトレジストとして、格子状に孔を有するフォトレジストを形成し、
前記第６工程は、前記第２拡散層に応じた種類のイオンを、前記第２フォトレジストが有する孔を通過して前記基板に達しない角度で注入する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程は、前記第１拡散層に応じた種類のイオンを、異なる方向から前記角度で複数回注入し、
前記第６工程は、前記第２拡散層に応じた種類のイオンを、異なる方向から前記角度で複数回注入する、
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程は、前記酸化膜の厚さを、前記基板にイオンが照射されても、当該イオンが前記酸化膜の下層に拡散しない厚さとすることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１拡散層及び前記第２拡散層は、単結晶シリコン層又は多結晶シリコン層であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に拡散層にイオン注入を行う場合に、フォトレジストを用いる半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトレジストによりレジストパターンが形成された半導体基板の表面に対して、真空中においてイオンが注入されることによって、半導体基板の所定の領域にＮ型拡散層及びＰ型拡散層が形成されて半導体素子が製造される。
【０００３】
このイオンが注入される工程（以下、「イオン注入工程」という。）において、フォトレジストにイオンが照射されるとフォトレジストからガスが生じ、基板表面の圧力上昇が大きくなる（真空度が低下する）ことで、注入されたイオンの量が正しく測定できず、拡散層へのイオンの注入量が所望の量からずれ、製造される半導体素子の性能が均一とならない場合があるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１には、実測ビーム電流値とウエハ近傍の真空圧力値とを予備注入によりサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数のパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを保存するように構成し、実注入時には実測ビーム電流値をウエハ近傍の真空圧力値の関数として保存済の関数パラメータで補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、イオン注入工程における真空度の低下は解消されない、という問題点がある。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、イオン注入工程における真空度の低下を抑制することができる半導体素子の製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、イオンが注入される第１拡散層が形成され、前記第１拡散層に注入されるイオンと異なる種類のイオンが注入される第２拡散層が前記第１拡散層と異なる領域に形成される基板の表面に対して、前記第１拡散層が形成される第１拡散層形成領域及び前記第２拡散層が形成される第２拡散層形成領域以外の領域に酸化膜を形成する第１工程と、前記基板の表面に対して、前記第２拡散層形成領域を含み、かつ前記第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成する第２工程と、前記第１フォトレジストが形成された前記基板に前記第１拡散層に応じた種類のイオンを注入する第３工程と、前記第１フォトレジストを除去する第４工程と、前記基板の表面に対して、前記第１拡散層形成領域を含み、かつ前記第１フォトレジストが形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成する第５工程と、前記第２フォトレジストが形成された前記基板に前記第２拡散層に応じた種類のイオンを注入する第６工程と、前記第２フォトレジストを除去する第７工程と、前記基板を熱処理する第８工程と、を有する。
【０００９】
請求項１に記載の半導体素子の製造方法によれば、基板の表面に対して、第２拡散層形成領域を含み、かつ第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成し、第１拡散層に応じた種類のイオンを注入して第１フォトレジストを除去した後に、基板の表面に対して、第１拡散層形成領域を含み、かつ第１フォトレジストが形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成し、基板に第２拡散層に応じた種類のイオンを注入するので、基板に対して、イオンを注入する際に、イオンが照射されるフォトレジストの領域が小さくなり、イオン注入工程における真空度の低下を抑制することができる。
【００１０】
一方、上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、イオンが注入される第１拡散層が形成され、前記第１拡散層に注入されるイオンと異なる種類のイオンが注入される第２拡散層が前記第１拡散層と異なる領域に形成され、イオンが注入されない真性層が前記第１拡散層及び前記第２拡散層と異なる領域に形成される基板の表面に対して、前記第１拡散層が形成される第１拡散層形成領域、前記第２拡散層が形成される第２拡散層形成領域、及び前記真性層が形成される真性層領域以外の領域に酸化膜を形成する第１工程と、前記基板の表面に対して、前記第２拡散層形成領域及び前記真性層領域を含み、かつ前記第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成する第２工程と、前記第１フォトレジストが形成された前記基板に前記第１拡散層に応じた種類のイオンを注入する第３工程と、前記第１フォトレジストを除去する第４工程と、前記基板の表面に対して、前記第１拡散層形成領域及び前記真性層領域を含み、かつ前記真性層領域以外であり前記第１フォトレジスト領域が形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成する第５工程と、前記第２フォトレジストが形成された前記基板に前記第２拡散層に応じた種類のイオンを注入する第６工程と、前記第２フォトレジストを除去する第７工程と、前記基板を熱処理する第８工程と、を有する。
【００１１】
請求項２に記載の半導体素子の製造方法によれば、基板の表面に対して、第２拡散層形成領域及び真性層領域を含み、かつ第１拡散層形成領域を含まない領域に第１フォトレジストを形成し、第１拡散層に応じた種類のイオンを注入して第１フォトレジストを除去した後に、基板の表面に対して、第１拡散層形成領域及び真性層領域を含み、かつ真性層領域以外であり第１フォトレジスト領域が形成された領域を含まない領域に第２フォトレジストを形成し、基板に第２拡散層に応じた種類のイオンを注入するので、基板に対して、イオンを注入する際に、イオンが照射されるフォトレジストの領域が小さくなり、イオン注入工程における真空度の低下を抑制することができる。
【００１２】
なお、請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記第２工程は、前記第１フォトレジストとして、格子状に孔を有するフォトレジストを形成し、前記第３工程は、前記第１拡散層に応じた種類のイオンを、前記第１フォトレジストが有する孔を通過して前記基板に達しない角度で注入し、前記第５工程は、前記第２フォトレジストとして、格子状に孔を有するフォトレジストを形成し、前記第６工程は、前記第２拡散層に応じた種類のイオンを、前記第２フォトレジストが有する孔を通過して前記基板に達しない角度で注入してもよい。これにより、基板に対して、イオンを注入する際に、イオンが照射されるフォトレジストの領域をより小さくすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、前記第３工程は、前記第１拡散層に応じた種類のイオンを、異なる方向から前記角度で複数回注入し、前記第６工程は、前記第２拡散層に応じた種類のイオンを、異なる方向から前記角度で複数回注入してもよい。これにより、基板に対して、イオンを注入する際に、第１拡散層又は第２拡散層にムラなくイオンを注入することができる。
【００１４】
また、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、前記第１工程が、前記酸化膜の厚さを、前記基板にイオンが照射されても、当該イオンが前記酸化膜の下層に拡散しない厚さとしてもよい。これにより、基板にイオンが照射されても、酸化層の下層には、イオンが注入されない。
【００１５】
さらに請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の発明は、請求項６に記載の発明のように、前記第１拡散層及び前記第２拡散層は、単結晶シリコン層又は多結晶シリコン層としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した如く、本発明によれば、イオン注入工程における真空度の低下を抑制することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係るイオン注入装置の外観構成図である。
【図２】従来の半導体基板の表面に対してフォトレジストが形成される領域を示す模式図である。
【図３】従来のフォトレジストが形成された半導体基板の縦断図である。
【図４】従来の多数枚処理及び少数枚処理におけるフォトレジストが形成される半導体基板を示す模式図である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体基板の表面に対してフォトレジストが形成される領域を示す模式図である。
【図６】第１の実施の形態に係るフォトレジストが形成された半導体基板の縦断図である。
【図７】第１の実施の形態に係る多数枚処理及び少数枚処理におけるフォトレジストが形成される半導体基板を示す模式図である。
【図８】第２の実施の形態に係る半導体基板の表面に対してフォトレジストが形成される領域を示す模式図である。
【図９】第２の実施の形態に係るイオンの注入角度を示す模式図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るフォトレジストが形成された半導体基板の縦断図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るフォトレジストの１辺の長さとレジスト孔によるフォトレジストの面積削減率との関係を示すグラフである。
【図１２】他の実施の形態に係る半導体基板の表面に対してフォトレジストが形成される領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る半導体素子の製造方法で用いられるイオン注入装置１０の構成図である。
【００１９】
イオン注入装置１０は、イオン源１２、質量分析器１４、及び真空容器１６を備えている。
【００２０】
イオン源１２は、所定のイオンをビーム状に形成すると共に予め定められたエネルギーとなるように静電的に加速する。また、質量分析器１４は、上記所定のイオンとは異なるイオンがイオン源１２で加速されている可能性があるため、磁界により上記所定のイオンのみを弁別し、弁別した上記所定のイオンのみを真空容器１６へ輸送する。
【００２１】
一方、真空容器１６は、真空ポンプ２０によってその内部が真空とされ、真空計２２によって真空容器１６内の圧力（真空度）が測定される。そして、真空容器１６の内部には、半導体基板２４が載置台２６に載置されており、輸送されてきたイオンが当該半導体基板２４の表面に照射されることにより、半導体基板２４に対してイオンが注入される。
【００２２】
なお、本実施の形態では、半導体基板２４として、シリコン（Ｓｉ）で形成されたシリコン基板を用いるが、これに限らず、炭化シリコン（ＳｉＣ）等の他の半導体で形成された基板を用いてもよい。また、半導体基板２４をシリコンで形成する場合は、シリコンを単結晶シリコンとしてもよいし、多結晶シリコンとしてもよい。
【００２３】
そして、イオン注入装置１０によって、半導体基板２４に対してイオンが注入され、例えば、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)型トランジスタのソース拡散層、及びドレイン拡散層等を形成することとなるＮ型拡散層またはＰ型拡散層が形成される。なお、Ｎ型拡散層は、ドナーを形成するＮ型イオン(リン（Ｐ）イオン、ヒ素（Ａｓ）イオン等)が注入されるイオン注入工程と、その後行われる熱処理工程とによって形成され、Ｐ型拡散層は、アクセプターを形成するＰ型イオン(ホウ素（Ｂ）イオン、弗化ホウ素（ＢＦ２）イオン等)が注入されるイオン注入工程と、その後行われる熱処理工程とによって形成される。
【００２４】
また、Ｎ型拡散層及びＰ型拡散層を形成する場合には、イオン注入工程の前に、半導体基板２４の表面にフォトレジストが塗布され、露光装置によってフォトマスクを通してレーザ光による露光が行われ、その後現像が行われることによって、所定のレジストパターンを有するフォトレジストが形成される。そして、イオン注入装置１０から照射されたイオンが、フォトレジストの開口部を通過することによって、半導体基板２４に対して選択的にイオンが注入され、半導体基板２４にＮ型拡散層及びＰ型拡散層が形成される。なお、以下の説明において、このようにしてフォトレジストを用いて半導体基板２４にイオンを注入する方法を、選択イオン注入方法という。
【００２５】
ここで、従来のＮ型拡散層及びＰ型拡散層を形成するために行う選択イオン注入方法について詳細に説明する。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層が形成されるＮ型拡散層形成領域３０Ｎを規定し、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎを含む所定の領域（以下、「Ｎ領域３２Ｎ」という。）が規定される。また、Ｐ型拡散層が形成されるＰ型拡散層形成領域３０Ｐを規定し、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐを含む所定の領域（以下、「Ｐ領域３２Ｐ」という。）が規定される。なお、Ｎ領域３２Ｎは、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎの外周に予め定められた長さｘを加算することで規定され、Ｐ領域３２Ｐは、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐの外周に予め定められた長さｙを加算することで規定される。
【００２７】
そして、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層形成領域３０ＮとＰ型拡散層形成領域３０Ｐとを素子分離する素子分離工程が行われる。
【００２８】
前記素子分離工程により、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層形成領域３０ＮとＰ型拡散層形成領域３０Ｐ以外の領域に酸化膜４０（図３参照）が自ずと形成される。
【００２９】
次に、半導体基板２４の表面に対して、Ｎ領域３２Ｎ以外の領域（図２（Ｂ）のハッチングで示される領域）が開口部となるフォトレジスト３４Ｎを形成する第１フォトレジスト形成工程が行われる。なお、図３（Ａ）は、図２（Ｂ）のＡＡ断面図である。
【００３０】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト３４Ｎが形成された半導体基板２４に対して、Ｎ型拡散層に対応する種類のイオンが照射され、当該イオンは、フォトレジスト３４Ｎの開口部を通過し、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎに注入される。
【００３１】
次に、半導体基板２４からフォトレジスト３４Ｎを除去（剥離）する除去工程が行われる。
【００３２】
そして、半導体基板２４の表面に対して、Ｐ領域３２Ｐ以外の領域（図２（Ｃ）のハッチングで示される領域）が開口部となるフォトレジスト３４Ｐを形成する第２フォトレジスト形成工程が行われる。なお、図３（Ｂ）は、図２（Ｃ）のＡＡ断面図である。
【００３３】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト３４Ｐが形成された半導体基板２４に対して、Ｐ型拡散層に対応する種類のイオンが照射され、当該イオンは、フォトレジストの開口部を通過し、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐに注入される。
【００３４】
そして、フォトレジスト３４Ｐを除去する除去工程が行われた後に、イオンが注入された半導体基板２４を熱処理することによって、図３（Ｃ）に示されるようにＮ型拡散層４２Ｎ及びＰ型拡散層４２Ｐが形成される。
【００３５】
しかし、選択イオン注入方法では、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐのみならず、フォトレジスト３４Ｎ，３４Ｐにもイオンが照射される。そのため、フォトレジスト３４Ｎ，３４Ｐにイオンが照射されると、フォトレジスト３４Ｎ，３４Ｐからガス（以下、「脱ガス」という。）が放出され、真空容器１６内の真空度が低下し、真空容器１６に輸送されたイオンの一部が中性化する場合がある。この結果、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐに注入されるべきイオンの量（以下、「ドーズ量」という。）が正しく測定できずに、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐに注入されるドーズ量が、必要以上に多くなる可能性、すなわち、真空容器１６内の真空度に応じてＮ型拡散層形成領域３０Ｎ及びＰ型拡散層形成領域３０Ｐに注入されるドーズ量が、所望の値からずれる可能性がある。
【００３６】
以下に、真空容器１６内の真空度に応じてＮ型拡散層形成領域３０Ｎ及びＰ型拡散層形成領域３０Ｐに注入されるドーズ量がずれる場合を、例を示して具体的に説明する。
【００３７】
例えば、半導体基板２４の表面領域に対する拡散層が形成される領域の割合を１０％とし、拡散層に対するＮ型拡散層形成領域３０Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐの割合を各々５０％すると、半導体基板２４の表面領域に対するＮ型拡散層形成領域３０Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域３０Ｐの領域は各々５％となる。そのため、半導体基板２４の表面領域に対する、フォトレジスト３４Ｎが形成される領域の割合、及びフォトレジスト３４Ｐが形成される領域の割合は、共に９５％となり、半導体基板２４に対するイオン注入工程における脱ガスの量も多量となると考えられる。
【００３８】
ここで、イオン注入装置１０によるイオン注入工程において、一例として図４の模式図に示すように、多数枚（図４では８枚）の半導体基板２４を真空容器１６内に載置して処理（以下、「多数枚処理」という。）を行う場合と、少数枚（図４では１枚）の半導体基板２４を真空容器１６内に載置して処理（以下、「少数枚処理」という。）を行う場合を比較する。なお、図４の例では、少数枚処理において、フォトレジストが形成された半導体基板２４以外にも７枚の半導体基板２４が載置されているが、これらはフォトレジストが形成されていないダミーウエハである。
【００３９】
そして、１枚の半導体基板２４を処理する少数枚処理の場合における半導体基板２４の表面に対するフォトレジストが形成された領域（図４において半導体基板２４状の塗りつぶされた領域）の合計は、８枚の半導体基板２４を処理する多数枚処理の場合に比較して、約１２％となり、脱ガスの量は多数枚処理の場合に比較して少ない。そのため、少数枚処理における真空容器１６内の真空度の低下は、多数枚処理における真空容器１６内の真空度の低下に比較して小さいため、少数枚処理におけるドーズ量のずれは、多数枚処理におけるドーズ量のずれに比較して小さい。
【００４０】
上記の結果、従来の半導体素子の製造法では、多数枚処理時と少数枚処理時とでは、拡散層に注入されるイオンのドーズ量に差異が生じ、製造される半導体素子の性能が均一とならない場合があった。
【００４１】
そこで、本実施の形態に係る選択イオン注入方法では、フォトレジストからの脱ガスの量を抑制するために、半導体基板２４の表面に対してフォトレジストが形成される領域を従来に比較して小さくする。
【００４２】
以下に、本実施の形態に係る選択イオン注入方法を、図５を参照して説明する。
【００４３】
なお、本実施の形態では、半導体基板２４を単結晶シリコンで形成されている基板とし、拡散層も単結晶シリコン層とする。
【００４４】
まず、図５（Ａ）に示すように、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層が形成されるＮ型拡散層形成領域５０Ｎを規定し、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎを含む所定の領域（以下、「Ｎ領域５２Ｎ」という。）が規定される。また、Ｐ型拡散層が形成されるＰ型拡散層形成領域５０Ｐを規定し、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐを含む所定の領域（以下、「Ｐ領域５２Ｐ」という。）が規定される。
【００４５】
なお、本実施の形態では、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐ及びＮ型拡散層形成領域５０Ｎの形状を矩形としているが、これに限らず、三角形、五角形等の多角形又は円形等の他の形状としてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、一例として、Ｎ領域５２Ｎを、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎの外周に予め定められた長さａを加算することで規定し、Ｐ領域５２Ｐを、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐの外周に予め定められた長さｂを加算することで規定する。なお、本実施の形態では、長さａと長さｂとの値を同一とするが、これに限らず、長さａと長さｂとの値を異なる値としてもよい。
【００４７】
そして、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮとＰ型拡散層形成領域５０Ｐとを素子分離する素子分離工程が行われる。なお、本実施の形態では、素子分離の方法としてＬＯＣＯＳ(Local Oxidation of Si)法を適用するが、これに限らず、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)法等、他の方法を適用しても良い。
【００４８】
前記素子分離工程により、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮとＰ型拡散層形成領域５０Ｐ以外の領域に酸化膜４０が自ずと形成される。なお、本実施の形態に係る素子分離工程では、酸化膜４０の厚さを、半導体基板２４にイオンが照射されても、当該イオンが酸化膜４０の下層のシリコン層に拡散しない厚さとする。なお、酸化膜４０の厚さは、半導体基板２４に照射されるイオンの種類、イオンのエネルギー、及び酸化膜４０の組成に基づいて導出できる。
【００４９】
次に、半導体基板２４の表面に対して、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐを含み、かつＮ型拡散層形成領域５０Ｎを含まない領域にフォトレジスト５４Ａを形成する第１フォトレジスト形成工程が行われる。なお、本実施の形態に係る第１フォトレジスト形成工程では、図５（Ｂ）に示すように、一例として、Ｐ領域５２Ｐの領域（図５（Ｂ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ａを形成する。なお、図６（Ａ）は、図５（Ｂ）のＡＡ断面図である。
【００５０】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト５４Ａが形成された半導体基板２４に対して、Ｎ型拡散層に対応する種類のイオンを照射することによって、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮにＮ型拡散層に対応する種類のイオンを注入するＮ型イオン注入工程が行われる。
【００５１】
次に、半導体基板２４の表面に形成されたフォトレジスト５４Ａを除去する除去工程が行われる。本実施の形態に係る除去工程では、フォトレジスト５４Ａが形成された半導体基板２４をフォトレジストを溶解する溶液に浸すことによって、フォトレジスト５４Ａを除去するが、これに限らず、例えば、フォトレジストを、酸素プラズマを用いて灰化することによって除去する等、他の除去方法を用いてもよい。
【００５２】
次に、半導体基板２４の表面に対して、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎを含み、かつフォトレジスト５４Ａが形成された領域を含まない領域、すなわち、フォトレジスト５４Ａが形成された領域とは重ならない領域に、フォトレジスト５４Ｂを形成する第２フォトレジスト形成工程が行われる。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る第２フォトレジスト形成工程では、図５（Ｃ）に示すように、一例として、Ｎ領域５２Ｎの領域（図５（Ｃ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ｂを形成する。なお、図６（Ｂ）は、図５（Ｃ）のＡＡ断面図である。
【００５４】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト５４Ｂが形成された半導体基板２４に対して、Ｐ型拡散層に対応する種類のイオンを照射することによって、Ｐ型拡散層形成領域５０ＰにＰ型拡散層に対応する種類のイオンを注入するＰ型イオン注入工程が行われる。
【００５５】
そして、フォトレジスト５４Ｂを除去する除去工程が行われた後に、イオンが注入された半導体基板２４を熱処理する熱処理工程が行われることによって、図６（Ｃ）に示されるようにＮ型拡散層４２Ｎ及びＰ型拡散層４２Ｐが形成される。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る選択イオン注入方法による多数枚処理及び少数枚処理における、真空容器１６内の真空度の変化について具体例を挙げて説明する。なお、半導体基板２４の表面領域に対する、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎの領域及びＰ型拡散層形成領域５０Ｐの領域を、上述した従来例と同様に５％として説明する。
【００５７】
本実施の形態に係る選択イオン注入方法では、Ｎ型イオン注入工程におけるフォトレジスト５４Ａの半導体基板２４の表面領域に対する割合、及びＰ型イオン注入工程におけるフォトレジスト５４Ｂの半導体基板２４の表面領域に対する割合は、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎの領域及びＰ型拡散層形成領域５０Ｐと同程度の約５％となり、従来の選択イオン注入方法に比較して小さくなる。
【００５８】
そのため、本実施の形態に係る選択イオン注入方法では、多数枚処理及び少数枚処理何れの場合でも、真空容器１６内の真空度の低下が抑制され、その結果、多数枚処理及び少数枚処理における、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎ及びＰ型拡散層形成領域５０Ｐに注入されるイオンのドーズ量の差異も小さくなり、製造される半導体素子の性能を均一とすることができる。
【００５９】
さらに、フォトレジストは、イオンが照射されると硬化するため、除去工程を経てもフォトレジストの硬化の度合いに応じて十分にフォトレジストが半導体基板２４から除去されない場合があった。しかし、本実施の形態にかかる選択イオン注入方法では、フォトレジストが形成される領域が従来に比較して小さくなるため、硬化するフォトレジストの領域も小さくなるため、フォトレジストの除去を容易とすることができる。
（第２の実施の形態）
本第２の実施の形態では、フォトレジスト形成工程において格子状に孔を有するフォトレジストを形成する選択イオン注入方法の形態例について説明する。なお、本第２の実施の形態に係るイオン注入装置１０及び半導体基板２４の構成は、第１の実施の形態に係るもの（図１，５，６参照。）と同様であるので説明を省略する。また、第１の実施の形態に係る選択イオン注入方法の工程と同様の工程は、説明の一部を省略する。
【００６０】
以下に、本第２の実施の形態に係る選択イオン注入方法を、図８を参照して説明する。
【００６１】
まず、図８（Ａ）に示すように、半導体基板２４に対し、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎ、Ｎ領域５２Ｎ、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐ、及びＰ領域５２Ｐが規定され、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮとＰ型拡散層形成領域５０Ｐとを素子分離する素子分離工程が行われ、その結果、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮとＰ型拡散層形成領域５０Ｐ以外の領域に酸化膜４０が自ずと形成される。
【００６２】
次に、半導体基板２４の表面に対して、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐを含み、かつＮ型拡散層形成領域５０Ｎを含まない領域にフォトレジスト５４Ａ’を形成する第１フォトレジスト形成工程が行われる。なお、本第２の実施の形態に係る第１フォトレジスト形成工程では、図８（Ｂ）に示すように、一例として、Ｐ領域５２Ｐの領域（図８（Ｂ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ａ’を形成する。
【００６３】
さらに、本第２の実施の形態に係る第１フォトレジスト形成工程では、フォトレジスト５４Ａ’が格子状に孔（以下、「レジスト孔」という。）を有するように形成する。また、本第２の実施の形態では、レジスト孔の形状を矩形としているが、これに限らず、円形、三角形、五角形等の多角形等、他の形状としてもよい。
【００６４】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト５４Ａ’が形成された半導体基板２４に対して、Ｎ型拡散層に対応する種類のイオンを照射することによって、Ｎ型拡散層形成領域５０ＮにＮ型拡散層に対応する種類のイオンを注入するＮ型イオン注入工程が行われる。
【００６５】
なお、本第２の実施の形態に係るＮ型イオン注入工程では、上記イオンを、フォトレジスト５４Ａ’が有する孔を通過して半導体基板２４に達しない角度（以下、「注入角度」という。）で注入する。
【００６６】
図９を参照して、上記注入角度について説明する。
【００６７】
一例として、フォトレジスト５４Ａ’の膜厚を１．７μｍとし、レジスト孔の一辺を１μｍとすると、注入角度が約６０°以上の場合に、レジスト孔を通過して半導体基板２４の表面にイオンが達する。そのため、注入角度を、例えば４５°とすれば、イオン注入装置１０から照射されたイオンは、レジスト孔の側面に衝突するため、レジスト孔を通過して半導体基板２４の表面にイオンが達せず、フォトレジスト５４Ａ’が形成された領域にイオンが注入されない。
【００６８】
また、本第２の実施の形態に係るＮ型イオン注入工程では、図８（Ｂ）のＡＡ断面図である図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、イオンを異なる方向から上記注入角度で２回注入する。なお、ここで、２回注入時の１回あたりに注入するドーズ量は従来の半分の量にする。
【００６９】
これにより、１回目のイオン注入において、イオンが注入されるべき領域であるにもかかわらず、フォトレジスト５４Ａ’の影となってイオンが注入されない領域に対して、２回目のイオン注入においてイオンが注入される。この結果、Ｎ型拡散層４２Ｎ及びＰ型拡散層４２Ｐにムラなくイオンが注入される。
【００７０】
なお、本第２の実施の形態に係るＮ型イオン注入工程では、１回目と２回目のイオン注入において、半導体基板２４のＸ方向（図８参照）に対し各々異なる方向からイオンを注入している。しかし、イオン注入の方向及び回数は、これに限らず、１回目のイオン注入をＸ方向、２回目のイオン注入をＹ方向から行ってもよいし、イオン注入の回数を４回とし、異なるＸ方向で２回イオン注入すると共に、異なるＹ方向で２回イオン注入してもよい。２回注入時の１回あたりに注入するドーズ量は従来の半分の量にし、４回注入時の１回あたりに注入するドーズ量は従来の４分の１の量にし、トータルで注入するドーズ量を従来と同じとすればよい。
【００７１】
そして、フォトレジスト５４Ａ’を除去する除去工程が行われた後に、半導体基板２４の表面に対して、Ｎ型拡散層形成領域３０Ｎを含み、かつフォトレジスト５４Ａが形成された領域を含まない領域にフォトレジスト５４Ｂ’を形成する第２フォトレジスト形成工程が行われる。なお、本第２の実施の形態に係る第２フォトレジスト形成工程では、図８（Ｃ）に示すように、一例として、Ｎ領域５２Ｎの領域（図８（Ｂ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ｂ’を形成する。
【００７２】
また、本第２の実施の形態に係る第２フォトレジスト形成工程では、フォトレジスト５４Ｂ’が図８（Ｃ）に示すように、フォトレジスト５４Ａ’と同様に格子状にレジスト孔を有するように形成される。
【００７３】
次に、イオン注入装置１０によって、フォトレジスト５４Ｂ’が形成された半導体基板２４に対して、Ｐ型拡散層に対応する種類のイオンを照射することによって、Ｐ型拡散層形成領域５０ＰにＰ型拡散層に対応する種類のイオンを注入するＰ型イオン注入工程が行われる。
【００７４】
なお、本第２の実施の形態に係るＰ型イオン注入工程では、Ｐ型拡散層に対応する種類のイオンを、フォトレジスト５４Ｂ’が有する孔を通過して半導体基板２４に達しない注入角度で注入する。また、本第２の実施の形態に係るＰ型イオン注入工程では、図８（Ｃ）のＡＡ断面図である図１０（Ｃ），（Ｄ）に示すように、イオンを異なる方向（本第２の実施の形態では、異なるＸ方向）から上記注入角度で複数回（本第２の実施の形態では、２回）注入する。
【００７５】
そして、フォトレジスト５４Ｂを除去する除去工程が行われた後に、イオンが注入された半導体基板２４を熱処理する熱処理工程が行われることによって、図１０（Ｅ）に示されるようにＮ型拡散層４２Ｎ及びＰ型拡散層４２Ｐが形成される。
【００７６】
ここで、図１１に、フォトレジストの１辺の長さとレジスト孔によるフォトレジストの面積削減率との関係の一例を示す。
【００７７】
図１１に示すグラフは、フォトレジストを正方形とした場合の１辺の長さを横軸とし、レジスト孔を１辺が１μｍの正方形とし、隣り合うレジスト孔の間隔を１μｍとした場合のフォトレジストの面積削減率を縦軸としている。
【００７８】
なお、例えば、フォトレジストの１辺の長さが３μｍの場合には、フォトレジストはレジスト孔を１つ有し、フォトレジストの１辺の長さが５μｍの場合には、フォトレジストはレジスト孔を４つ有し、フォトレジストの１辺の長さが７μｍの場合には、フォトレジストはレジスト孔を９つ有するように、フォトレジストの１辺の長さが長くなるに連れて、フォトレジストが有するレジスト孔の数も増える。
【００７９】
そのため、図１１のグラフに示すように、フォトレジストの１辺の長さが長くなると、フォトレジストの面積削減率は、高くなり、最大で約２５％のフォトレジストの面積削減率が得られることがわかる。
【００８０】
以上詳細に説明したように、本第２の実施の形態に係る選択イオン注入方法では、フォトレジストを、格子状にレジスト孔を有するレジストパターンとし、イオンを、レジスト孔を通過して半導体基板２４に達しない注入角度で注入する。このため、半導体基板２４の表面領域に対するフォトレジストが形成される面積が第１の実施の形態に係る選択イオン注入方法に比較して削減され、イオンが照射されるフォトレジストの領域をより小さくすることができる。そのため、多数枚処理及び少数枚処理何れの場合でも、真空容器１６内の真空度の低下がより抑制され、その結果、拡散層に注入されるイオンのドーズ量の差異も小さくなり、製造される半導体素子の性能をより均一とすることができる。
【００８１】
以上、本発明を上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
例えば、上記各実施の形態では、フォトレジスト５４Ａ，５４Ａ’をＰ領域５２Ｐの領域に形成し、フォトレジスト５４Ｂ，５４Ｂ’をＮ領域５２Ｎの領域に形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォトレジスト５４Ａ，５４Ａ’をＰ型拡散層形成領域５０Ｐの領域に形成し、フォトレジスト５４Ｂ，５４Ｂ’をＮ型拡散層形成領域５０Ｎの領域に形成する形態としてもよい。また、フォトレジスト５４Ａとフォトレジスト５４Ｂ、又はフォトレジスト５４Ａ’とフォトレジスト５４Ｂ’とが重ならなければ、フォトレジスト５４Ａ，５４Ａ’をＰ領域５２Ｐよりも広い領域に形成し、フォトレジスト５４Ｂ，５４Ｂ’をＮ領域５２Ｎよりも広い領域に形成してもよい。
【００８３】
また、上記各実施の形態では、半導体基板にＮ型拡散層及びＰ型拡散層を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｎ型拡散層及びＰ型拡散層と共に、イオンが注入されない真性層（Intrinsic Layer）がＮ型拡散層及びＰ型拡散層に形成される形態としてもよい。
【００８４】
この形態の場合、まず、図１２（Ａ）に示すように、半導体基板２４に対し、Ｎ領域５２Ｎ及びＰ領域５２Ｐが規定されると共に、真性層領域５０Ｉを含む所定の領域（以下、「Ｉ領域５２Ｉ」という。）が規定される。なお、Ｉ領域５２Ｉは、例えば、真性層領域５０Ｉの外周に予め定められた長さｃを加算することで規定される。
【００８５】
そして、素子分離工程が行われた後に、半導体基板２４の表面に対して、Ｐ型拡散層形成領域５０Ｐ及び真性層領域５０Ｉを含み、かつＮ型拡散層形成領域５０Ｎを含まない領域にフォトレジスト５４Ｃを形成するフォトレジスト形成工程が行われる。
【００８６】
なお、図１２（Ｂ）に示す例では、Ｐ領域５２Ｐ及びＩ領域５２Ｉ（図１２（Ｂ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ｃが形成される。
【００８７】
さらに、Ｎ型イオン注入工程及び除去工程が行われた後に、半導体基板２４の表面に対して、Ｎ型拡散層形成領域５０Ｎ及び真性層領域５０Ｉを含み、かつ真性層領域５０Ｉ以外でありフォトレジスト５４Ｃが形成された領域を含まない領域にフォトレジスト５４Ｄを形成するフォトレジスト形成工程が行われる。
【００８８】
なお、図１２（Ｃ）に示す例では、Ｎ領域５２Ｎの領域及びＩ領域５２Ｉ（図１２（Ｃ）のハッチングで示される領域）にフォトレジスト５４Ｄが形成される。
【００８９】
その後、Ｐ型イオン注入工程、除去工程、及び熱処理工程が行われることによって、Ｎ型拡散層、Ｐ型拡散層、及び真性層が形成される。
【００９０】
この形態により、半導体基板２４にＰ型拡散層、Ｎ型拡散層、及び真性層を形成する場合でも、真空容器１６内の真空度の低下が抑制され、その結果、拡散層に注入されるイオンのドーズ量の差異も小さくなり、製造される半導体素子の性能を均一とすることができる。
【００９１】
さらに、上記各実施の形態では、拡散層を単結晶シリコン層とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、拡散層をポリシリコン電極として用いるための多結晶シリコン層としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０    イオン注入装置
２４    半導体基板（基板）
４０    酸化膜
４２Ｎ  Ｎ型拡散層（第１拡散層）
４２Ｐ  Ｐ型拡散層（第２拡散層）
５０Ｎ  Ｎ型拡散層形成領域（第１拡散層形成領域）
５０Ｐ  Ｐ型拡散層形成領域（第２拡散層形成領域）
５４Ａ  フォトレジスト（第１フォトレジスト）
５４Ｂ  フォトレジスト（第２フォトレジスト）
【図１】
2011171603.tif 000003
【図２】
2011171603.tif 000004
【図３】
2011171603.tif 000005
【図４】
2011171603.tif 000006
【図５】
2011171603.tif 000007
【図６】
2011171603.tif 000008
【図７】
2011171603.tif 000009
【図８】
2011171603.tif 000010
【図９】
2011171603.tif 000011
【図１０】
2011171603.tif 000012
【図１１】
2011171603.tif 000013
【図１２】
2011171603.tif 000014