(57)【要約】【課題】半導体基板の所定領域に所望のイオン濃度で不純物拡散領域を形成することができるイオンイ注入マスクを提供する。また１回のイオン注入操作で島状の注入領域または異なるイオン濃度の注入領域を複数形成することができるイオン注入マスクを提供する。【解決手段】イオン源から半導体基板の１乃至複数の領域にイオン注入するためのステンシルマスクである。ステンシルマスクにマスク開口パターンを形成し、マスク開口パターンを開口部と遮蔽部を複数並べて形成する。前記開口部と遮蔽部は半導体基板の熱拡散後のイオン濃度がそれぞれ略均一になるように設定する。前記マスクの開口パターンを島状に形成する。また、前記面積割合が異なる開口部と遮蔽部を有するマスク開口パターンを複数形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と半導体基板の間に配置されるイオン注入用ステンシルマスクは、開口部と遮蔽部を複数並べて開口パターンが形成され、前記開口部と遮蔽部は半導体基板の熱拡散後のイオン濃度がそれぞれ略均一になるように面積割合を設定したことを特徴とするイオン注入用マスク。
【請求項２】
前記面積割合は、半導体基板のイオン濃度がそれぞれ略均一になる熱拡散条件に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入用マスク。
【請求項３】
前記熱拡散条件は、熱拡散温度と熱拡散時間、またはいずれか一つであることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入用マスク。
【請求項４】
前記面積割合は、半導体基板のイオン濃度がそれぞれ略均一になる注入条件に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入用マスク。
【請求項５】
前記注入条件は、ドーズ量、イオン種および注入エネルギー、またはこれらのいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入用マスク。
【請求項６】
前記１つの開口部と、この開口部に隣接する１つの遮蔽部は、長方形、三角形、六角形、菱形または台形を形成することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のイオン注入用マスク。
【請求項７】
前記開口パターンは、島状であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のイオン注入用マスク。
【請求項８】
前記ステンシルマスクは、前記開口パターンを複数備え、複数の開口パターンが互いに異なる面積割合を有する開口部と遮蔽部よりなることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のイオン注入用マスク。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載のマスクを用いて半導体基板にイオン注入することを特徴とするイオン注入方法。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項に記載のイオン注入用マスクを備えることを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板の所定位置にイオン注入する際に用いられるイオン注入用マスクと、これを使用するイオン注入方法およびイオン注入装置に関し、特にイオン注入用マスクの開口部に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の所定領域に不純物を導入する方法としてイオン注入法がある。イオン注入の際にフォトレジストを用いないでイオン注入できれば、フォトレジストの塗布工程、露光工程、現像工程、イオン注入後のフォトレジストの除去工程、半導体基板の洗浄工程などが省略でき、製造工程の短縮が実現できる。
このようなレジストレスイオン注入法として、特許文献１がある。特許文献１は、半導体基板上に半導体基板とは分離して位置決めされたステンシルマスクの開口部にイオンを通過させて半導体基板にイオン注入し、その後、熱処理を行うことにより、不純物拡散層を形成する方法を開示している。この特許文献１により、レジスト塗布、プリべーク、露光、ポストべーク、レジスト除去等の諸工程を削減することができる。
【０００３】
上記ステンシルマスクは、シリコン板のようにイオンが不透過な基板に透孔を形成して、この透孔より半導体基板にイオン注入するので、半導体基板に島状のパターンを形成することは困難である。即ち、ステンシルマスクの透孔の中に、イオン注入遮断領域を保持しなければならないが、透孔の中にイオン注入遮断領域を保持するための保持部分が必要になる。したがって、保持部分がイオン注入の際の影となり、正確には島状のパターンを形成することができない。
そのため、従来は例えば、図１２（ａ）に示すように島の半分を形成する第１のマスク５１と、図１２（ｂ）に示すように島の他の半分を形成する第２のマスク５２を用い、２枚のマスクを切り替え、同一条件で半導体基板５３に２回イオン注入を行なうことにより島状のイオン注入領域を形成している。
あるいは、特許文献２に開示されているように、島状の注入遮断領域をイオン注入の際に波長限界となる支持部によって支持する必要がある。
【０００４】
また半導体基板に不純物濃度の異なる拡散層を形成し、異なる閾値をもつウエルを形成する場合、図１３（ａ）に示すように、第１の半導体基板領域５５ａに第１の不純物濃度でイオン注入する第１のステンシルマスク５６で第１のイオン注入を行い、次に図１３（ｂ）に示すように、第２の半導体基板領域５５ｂに第２の不純物濃度でイオン注入する第２のステンシルマスク５７で第２のイオン注入を行う。このように、ステンシルマスクを複数枚切り替え、異なる注入条件で複数回イオン注入を行っている。
または特許文献３に開示されているように、真空チャンバー内で複数のステンシルマスクから特定のマスクを選択し、また複数のドーパントイオンから特定のドーパントイオンを選択し、所定の領域に所定のイオン種を注入する操作を繰り返す方法がある。
【特許文献１】特開昭６２−２６２４２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９８８９号公報
【特許文献３】特開平８−２１３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、ステンシルマスクは、イオンの透過部分と不透過部分によって半導体基板に選択的にイオン注入するものであるので、イオン透過部分のイオン濃度はイオン源のドーズ量によって制御される。そのため、イオン濃度の異なる領域を形成するためにはイオン源のドーズ量を変えてイオン注入操作を行う必要がある。
また上記のように島状のパターンを形成する場合は、２枚のマスクを切り替え、同一条件で２回イオン注入しなければならない。あるいは、島状の注入遮断領域を、イオン注入の波長限界となる支持部によって支持するようなマスクを作成する必要がある。
また半導体基板に濃度の異なる複数の不純物拡散層を形成する場合は、複数のステンシルマスクを切り替え、異なる注入条件で複数回イオン注入を行わなければならない。
以上のように、従来技術は、イオン注入の際に種々制約があり、工程数が多い。
【０００６】
本発明は以上のような問題に鑑み、半導体基板の所定領域に所望のイオン濃度で不純物拡散領域を形成することができるイオン注入マスクを提供するものである。またこのイオン注入マスクを使用したイオン注入方法およびイオン注入装置を提供するものである。
また本発明は、１回のイオン注入操作で島状のパターンを形成することができるイオン注入マスクを提供するものである。
更に本発明は、１回のイオン注入操作で異なる濃度の注入領域を形成することができるイオン注入マスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、イオン源と半導体基板の間に配置されるイオン注入用ステンシルマスクは、開口部と遮蔽部を複数並べて開口パターンが形成され、前記開口部と遮蔽部は半導体基板の熱拡散後のイオン濃度がそれぞれ略均一になるように面積割合を設定したイオン注入用マスクである。これにより、半導体基板の所定位置に所望のイオン濃度の不純物拡散領域を形成することができる。従って、任意形状にイオン注入領域を形成することができる。
【０００８】
ここで、前記面積割合は、半導体基板のイオン濃度がそれぞれ略均一になる熱拡散条件に基づいて決定するとよい。この場合、熱拡散条件は熱拡散温度と熱拡散時間、またはいずれか一つである。
また前記面積割合は、半導体基板のイオン濃度がそれぞれ略均一になる注入条件に基づいて決定するとよい。この場合、注入条件は、ドーズ量、イオン種および注入エネルギー、またはこれらのいずれか１つ以上である。
【０００９】
また、本発明のイオン注入用マスクは、１つの開口部と、この開口部に隣接する１つの遮蔽部が、長方形、三角形、六角形、菱形または台形を形成することが好ましい。これにより、種々の形状によりマスクの開口パターンを形成することができる。
また、前記マスクの開口パターンが島状であることが好ましい。これにより、１枚のマスクを使用して、１回のイオン注入操作で、島状のパターンを形成することができる。
また、開口パターンを複数備え、複数の開口パターンが互いに異なる面積割合を有する開口部と遮蔽部よりなることが好ましい。これにより、１枚のマスクを使用して、１回のイオン注入操作で、異なるイオン濃度の注入領域を形成することができる。
【００１０】
また、本発明は別の観点によれば、イオン注入方法であり、上記いずれかのイオン注入用マスクを用いて半導体基板にイオン注入するものである。これにより半導体基板の所定位置に所望のイオン濃度の不純物拡散領域を形成する方法を実現し、１枚のマスクを使用して、１回のイオン注入操作で、島状の注入遮断領域を形成し、または異なるイオン濃度の注入領域を形成することができることができる。
また、本発明は上記のイオン注入用マスクを備えるイオン注入装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体基板の所定位置に所望のイオン濃度で不純物拡散領域を形成することができ、任意形状にイオン注入領域を形成することができる。また、１枚のイオン注入用マスクを使用して１回のイオン注入操作で半導体基板に島状のイオン注入パターンを形成することができる。また、１枚のイオン注入用マスクを使用して１回のイオン注入操作で異なるイオン濃度の注入領域を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、イオン源から半導体基板にイオン注入するためのステンシルマスクであって、このステンシルマスクのマスク開口パターンを開口部と遮蔽部を複数並べて形成し、開口部と遮蔽部が半導体基板の熱拡散後のイオン濃度がそれぞれ略均一になるように設定した面積割合を有するイオン注入用マスクである。
本発明のイオン注入用マスクは、通常のイオン注入装置に用いられるものである。このようなイオン注入装置１は、図１に示すように、イオン生成するためのイオン源２と、不要なイオンを除去し、所望のイオンを取り出すための質量分離器３と、ドーパントイオンのみを通過させるアパーチュア４と、イオンを集束させるための集束レンズ５と、半導体基板６に所定のイオン注入パターンを形成するためのマスク７と、集束レンズ８と、アパーチュア９と、投影レンズ１０と、半導体基板６を保持するためのステージ１１などから構成される。このようなイオン注入装置は周知であり、本発明のイオン注入マスクは、図１に示したイオン注入装置以外のイオン注入装置にも利用することができる。
【００１３】
本発明のイオン注入用マスクは、例えばシリコン板、ステンレススチール板あるいは石英ガラス板に形成したクロムよりなり、そのマスク開口パターンを開口部と遮蔽部を複数並べて形成したイオン注入用マスクである。本発明は特に、開口部と遮蔽部が半導体基板の熱拡散後のイオン濃度がそれぞれ略均一になるように設定した面積割合を有するものである。本発明の基本的概念を以下に説明する。
図２は、本発明のイオン注入用マスクに開口パターンを形成する開口部小領域２０を１つ示す。開口部小領域２０は第１の領域２１と第２の領域２２とからなり、第１の領域２１はイオンを透過する開口部を形成し、第２の遮蔽２２はイオンの透過を遮断する遮蔽部を形成する。この第１の領域２１と第２の領域２２からなる開口部小領域２０を複数隙間なく並べて配置し、イオン注入用マスクにマスク開口パターンを任意形状に形成する。イオン注入用マスクは、このようなマスク開口パターンを複数備える。
【００１４】
長方形の開口部小領域２０の幅方向寸法Ａ（１．０μｍ）に対し、イオン遮断部となる第２の領域２２の幅方向寸法Ｂを、０μｍ、０.２μｍ、０.４μｍ、０.５μｍ、０.８μｍの５種類設定した。
イオン遮断部を形成する第２の領域２２の幅方向寸法Ｂが０μｍの開口部小領域２０は、イオン遮断部を形成する第２の領域がなく、イオン透過部を形成する第１の領域２１のみのであり、従って、この開口部小領域２０の開口率は１００％である。この場合、第１の領域２１と第２の領域２２の面積割合は１対０である。
同様にイオン遮断部を形成する第２の領域２２の幅方向寸法Ｂが０．２μｍの開口部小領域２０は開口率が８０％である。この場合、第１の領域２１と第２の領域２２の面積割合は１対４である。
第２の領域の幅方向寸法Ｂが０．４μｍの開口部小領域は開口率が６０％であり、第１の領域２１と第２の領域２２の面積割合は３対２である。
第２の領域の幅方向寸法Ｂが０．６μｍの開口部小領域は開口率が４０％であり、第１の領域２１と第２の領域２２の面積割合は２対３である。
第２の領域の幅方向寸法Ｂが０．８μｍの開口部小領域は開口率が２０％であり、第１の領域２１と第２の領域２２の面積割合は１対４である。
【００１５】
以上、５種類の開口部小領域２０を用いて、不純物濃度４．９×１０15ｃｍ-3のＰ型Ｓｉ基板３に、リンイオンからなる不純物を注入エネルギー８０ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０16ions/cm2でイオン注入し、熱拡散後の表面濃度を調べた。
表１〜３は、イオン注入のシミュレーション結果であり、熱拡散後のシリコン基板上での不純物拡散領域の表面濃度を示す。
１０００℃で１時間、Ｎ2雰囲気で熱拡散した結果は、表１に示すように、開口率８０％のとき、開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度が、ともに１．５×１０20／ｃｍ3となり略等しく、第１の領域と第２の領域の表面濃度は平坦になる。このようにイオン注入後に熱処理すると、注入によって乱れた原子配列を再配列する作用と、濃度の薄い方向へ原子を拡散させる作用とがあるが、本発明の熱拡散はこの両方の作用により、第１の領域と第２の領域の表面濃度を平坦にすることができる。
なお、各表中の開口領域中心は、第１の領域２１の中心部の不純物表面濃度を示す。より詳細は第１の領域を透過してイオン注入され熱拡散後に形成されたイオン注入領域の中心部の不純物表面濃度を示す。
遮断領域中心は、第２の領域２２の中心部の不純物表面濃度を示す。より詳細は第１の領域によって注入されたイオンが熱拡散により拡散して形成された半導体基板領域の中心部の不純物表面濃度を示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
しかし開口率６０％以下では、遮断領域中心部の濃度が開口領域中心部の濃度より小さくなり、さらに開口率が小さくなるほどその差は大きくなる。従って開口率６０％以下、より詳細には８０％未満では、遮断領域中心部の濃度が低くなり、平坦な濃度分布を有する不純物層が形成されないことがわかる。従って、この熱拡散条件では開口率８０％以上、即ち、このパターンでは、第２の領域２２のパターン寸法Ｂを０．２μｍ以下にすると、平坦な不純物層が形成できることがわかる。
【００１８】
次に表２に示すように、１０００℃で２時間、Ｎ2雰囲気での熱拡散では、開口率６０％で開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度は１．０×１０19／ｃｍ3となり略等しい。表２は開口率８０％以上でも開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度が略等しいことを示している。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
しかし開口率４０％以下、より詳細には６０％未満では、遮断領域中心部の濃度が開口領域中心部の濃度より小さくなり、さらに開口率が小さくなるほどその差は大きくなる。この熱拡散条件では、開口率６０％以上、即ち、第２の領域２２のパターン寸法Ｂを０．４μｍ以下にすると、平坦な不純物層が形成できることがわかる。
更に表３に示すように、１０００℃で４時間のＮ2雰囲気での熱拡散では、開口率４０％で開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度は６．６×１０19／ｃｍ3となり略等しい。開口率６０％、８０％でも開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度は等しい。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
しかし開口率２０％以下、より詳細には４０％未満では、遮断領域中心部の濃度が開口領域中心部の濃度より小さくなり、さらに開口率が小さくなるほどその差は大きくなる。この熱拡散条件では、開口率４０％以上、第２の領域２２のパターン寸法Ｂが０．６μｍ以下で平坦な不純物層が形成できることがわかる。
以上は、熱拡散条件として、熱拡散時間を変化させた場合であるが、熱拡散温度を変化させた場合も開口率が一定値以上では、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が略等しくなる。熱拡散時間と熱拡散温度の両方を変化させることによっても開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度を略等しくすることが可能である。またイオン注入条件として、注入エネルギー、ドーズ量およびイオン種、またはこれらのいずれか１つ以上が異なる場合も、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が略等しくなる開口率を求めることができる。また基板条件として、導電型、不純物濃度が異なる場合も、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が略等しくなる開口率を求めることができる。
【００２３】
以上のように、本発明はイオン注入条件または熱拡散条件により、開口率が一定値以上では、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が略等しくなる事実に基づき、開口率を適切に設定して、イオン注入用マスクの開口パターンを形成するものである。
上記説明では、開口領域と遮断領域のイオン濃度が等しくなる開口率を求めたが、デバイスの種類、規格などにより必ずしも開口領域と遮断領域のイオン濃度が等しくなくてもよい場合は、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度差が許容される範囲の開口率で、第１の領域と第２の領域を形成することができる。
また上記表１〜３のシミュレーション結果は、開口部小領域２０の幅方向寸法が１.０μｍのイオン注入マスクであるが、開口部小領域２０の幅方向寸法が０．１〜１０．０μｍでもほぼ同様の結果が得られた。更に、表１〜３は、イオン注入後、熱拡散したときの結果を示したが、現実の半導体製造工程では、熱処理工程は複数回あるので、最終的にデバイス完成時に開口領域中心と遮断領域中心の濃度が等しく、あるいは許容される範囲で濃度差がある範囲にあればよい。
以上のように、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が等しい開口率および許容される範囲で濃度差がある開口率を含め、本発明では略均一となる開口率または面積割合と言う。
【００２４】
また、上記５種類の開口部小領域２０と、５％と１０％の開口率を有する開口部小領域２０の７種類の開口部小領域２０を用いて、不純物濃度１×１０16ｃｍ-3のＮ型Ｓｉ基板３に、ホウ素からなる不純物１を注入エネルギー６５ｋｅＶ、ドーズ量１×１０13ions/cm2でイオン注入をした。即ち図３に示すように、不純物濃度が１．０×１０16のＮ型シリコンウエハー２５に、幅方向寸法ＡとＢを有するステンシルマスクを配置した。幅方向寸法は、Ａ＝１μｍ、Ｂ＝０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．４μｍ、０．６μｍ、０．８μｍである。その後、１１５０℃、２５時間で熱拡散したときのＰ型不純物濃度の表面濃度を調べた。
その結果は、表４に示すように開口率２０％で開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度は１．５×１０20／ｃｍ3となり略等しい。更に、開口率５％以上でも開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度は、それぞれ等しい。このように、熱拡散が１１５０℃で２５時間のような高温、長時間では、開口率５〜８０％の広い範囲で、遮断領域中心部と開口領域中心部の表面濃度が等しくなり、均一で、平坦な不純物層が形成されることがわかる。
表４の場合も、開口領域と遮断領域のイオン濃度が等しくなる開口率を求めたが、必ずしも開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度が等しくなくてもよい場合は、開口領域中心と遮断領域中心のイオン濃度差が所定の範囲で、パターンを形成することができる。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
図４は、表４をグラフにして示す図であり、上記７種類の開口率を有する開口部小領域を使用して、イオン注入後熱拡散したときの開口領域中心部と遮断領域中心部の表面濃度の変化を調べた結果である。ただし、開口領域中心部の表面濃度と遮断領域中心部の表面濃度が等しく、基板上の不純物濃度が均一であって濃度の凹凸のないことを条件とした。即ち、表１〜４において、開口領域中心部と遮断領域中心部の不純物濃度が略一定になる範囲を示すグラフである。
図４から、線ａで示した１１５０℃、２５時間の熱拡散では、開口率２０％の開口部小領域の場合に、開口率が１００％の開口部小領域のときの表面濃度に対して４０％程度まで低下できることが分かった。さらに開口率５％の開口部小領域の場合に、開口率が１００％の開口小領域のときの表面濃度に対して３０％程度まで低下できることが分った。
また線ｂで示した１０００℃、４時間および線ｃで示した１０００℃、２時間の熱拡散では、開口率６０％の開口部小領域場合に、開口率が１００％の開口部小領域のときの表面濃度に対して３０％程度まで低下できることが分かった。また線ｄで示した１０００℃、１時間熱拡散では、開口率８０％の開口部小領域の場合に、開口率が１００％の開口部小領域のときの表面濃度に対して３０％程度まで低下できることが分かった。
【００２７】
本発明は、以上のようにイオン注入後の熱拡散条件により、ある開口率のとき開口領域中心と、遮断領域中心のイオン濃度が略等しくなる事実に基づき、イオン注入マスクの開口パターンを、イオン注入後に熱拡散したとき、イオン濃度が略均一になる開口率となる遮断部と開口部を有する開口部小領域により形成するものである。
そして、この開口部小領域を連続させることにより、下記実施形態１ではイオン注入マスク開口パターンを島状に形成して、島状のパターンを形成するものである。また下記実施形態２は異なる濃度の注入領域を形成するものである。この実施形態の外に、第１の領域と第２の領域からなる開口部小領域を並べてイオン注入用開口部を任意形状に形成することにより、半導体基板上に任意形状のイオン注入領域を形成することができる。またその任意形状の不純物濃度を部分的に異ならせることができる。
【００２８】
（実施形態１）
図５は、Ｐ型、（１１１）面、基板抵抗１５Ωｃｍのシリコンウエハ３１に、アンチモンからなる不純物３２をエネルギー４０ｋｅＶ、ドーズ量２．６０Ｅ１５ions/cm2でイオン注入し、１２００℃、１８０分の熱処理を行い、Ｎ型、シート抵抗１Ωｃｍのエピタキシャル層を厚さ３μｍ形成した基板を示す。この基板に、バイポーラトランジスタ製造プロセスにより、ディープコレクタを形成するため、本発明のイオン注入用マスク３０を用いる場合を説明する。図５（ａ）は、シリコンウエハ３１に島状のイオン注入パターン３０ａを有するステンシルイオン注入用マスク３０を示す。
【００２９】
図６は、ステンシルイオン注入用マスク３０の一部平面拡大図を示し、図２に示した第１の領域２１と第２の領域２２からなる開口部小領域２０を連続させて、環状の開口パターン２５を形成する。ここで、開口部小領域２０に対する第１の領域２１または第２の領域２２の開口率は、表１〜３に示されるように、ある基板条件、イオン注入条件と熱拡散条件のとき表面濃度が一致するように設定する。あるいは許容される範囲の開口部に設定する。
このイオン注入条件により、イオン注入を行い、図５（ｂ）に示すように、島状のイオン注入パターン３４を形成する。その後、上記設定された条件により熱拡散処理を実施し、環状の不純物拡散層３５を形成する（図５（ｃ））。その後、エミッタ、ベースを形成し、メタル配線を形成することにより、コレクタ飽和電圧０．２ＶのＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを形成する。
図５（ｄ）は、図５（ｃ）のＡ−Ａ線断面の不純物濃度を示す。図５（ｅ）は、図５（ｃ）のＢ−Ｂ線断面の不純物濃度を示す。
【００３０】
図６に示した開口部小領域２０は、長方形により第１の領域２１と、第２の領域２２を形成したが、開口部小領域２０の形状は、図７（ａ）に示すように菱形、図７（ｂ）に示すように六角形であってもよい。そして、このような形状の開口部小領域２０に、第１の領域２１ａ、２１ｂと、第２の遮断領域２２ａ，２２ｂの境界線を、図７（ａ）または図７（ｂ）に示すように直線的に形成する。その外に、第１の領域と第２の領域の境界線を斜線、曲線、波形のように任意形状に形成してもよい。この外に開口部小領域２０は、三角形や台形のようにパターンを連続的に隙間なく配置することができれば、どのような形状であってもかまわない。
実施形態１は、図５、図６に示すように島状のイオン注入パターンを示したが、本発明は島状のイオン注入パターンに限らず、長方形、円形、楕円形、三角形、多角形、円形、楕円形、その他曲面形およびこれらの形状を組合わせたような任意の形状のマスク開口パターンを形成することが可能であり、従って任意形状のイオン注入領域を形成することができる。
【００３１】
（実施形態２）
Ｎ型半導体基板に不純物濃度の異なる拡散層を形成する場合について、説明する。
図８は製造工程を示し、不純物濃度１×１０16ｃｍ-3のＮ型Ｓｉ基板４１に、本発明のステンシルイオン注入用マスク４２を用いてイオン注入した（図８（ａ））。イオン注入用マスク４２の左半分４２ｌは、図９（ａ）に示すように開口部小領域の開口率が６０％のイオン注入用マスクである。イオン注入用マスク４２の右半分４２ｒは、図９（ｂ）に示すように開口部小領域の開口率が２０％のパターンである。
上記ステンシルイオン注入用マスク４２を使用して、ホウ素からなる不純物１を注入エネルギー６５ｋｅＶ、ドーズ量１×１０13ions/cm2でイオン注入をした（図８（ｂ））。その後、１１５０℃、２５時間の熱拡散したとき（図８（ｃ））、Ｐ型不純物濃度の表面濃度は、表４に示すように、右半分４２ｒの不純物拡散層４３ｒでは表面濃度が２．４×１０16／ｃｍ3となり、左半分４２ｌの不純物拡散層４３ｌでは表面濃度が１．５×１０16／ｃｍ3となった。この不純物濃度分布を（図８（ｄ））に示す。
【００３２】
上記のようにして、濃度の異なる２つの不純物拡散層４３ｒ及び４３ｌを形成したＭＯＳトランジスタのウエルに、それぞれ周知技術により、素子分離のための電気絶縁膜５０００Åを拡散炉で形成し、チャンネル部へホウ素からなる不純物を注入エネルギー３５ｋｅＶ、ドーズ量２．９０Ｅ１２ ions/cm2でイオン注入し、ゲート酸化膜１６０Åを拡散炉で形成し、ゲート電極メタル配線の工程を行うことにより、不純物拡散層４３ｒに閾値電圧（ＶＴＨ）が０．８（Ｖ）、不純物拡散層４３ｌに閾値電圧（ＶＴＨ）が０．６（Ｖ）と異なる２種類のＮ型ＭＯＳトランジスタを形成することが出来た。
【００３３】
図１０は２つの開口率が異なる開口部小領域を示し、図１０（ａ）は開口率が１００％の開口部小領域４５と、開口率が２０％の開口部小領域４６を示す。
図１０（ｂ）は、３つの開口率が異なる開口部小領域を示し、開口率が１００％の開口部小領域４７と、開口率が２０％の開口部小領域４８と、開口率が６０％の開口部小領域４９を示す。
図１１は、図９と図１０に示した開口部小領域４２ｌ、４２ｒと４５〜４９を全て備えるイオン注入用マスクを示す。実際のイオン注入用マスクは、このような各種開口率を有する開口部が複雑な形状に形成され、このようなイオン注入用マスクを使用することにより、一度のイオン注入工程により半導体基板に島状のイオン注入パターンと、不純物濃度が異なる領域を同時に形成することができる。さらには、島状の開口部の一部を部分的に不純物濃度を異ならせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】イオン注入装置の概略構成図を示す。
【図２】第１のパターン領域と第２のパターン領域を有する開口部小領域の説明図を示す。
【図３】ウエハーとステンシルマスクの配置の配置図を示す。
【図４】開口率と注入遮断領域中心部の表面濃度の関係を、熱処理条件をパラメータとする特性図を示す。
【図５】実施形態１のイオン注入の工程図を示す。
【図６】第１のパターン領域と第２のパターン領域を有する開口部小領域の拡大図を示す。
【図７】開口部小領域の他の形状図を示す。
【図８】実施形態２のイオン注入の工程図を示す。
【図９】実施形態２に使用されるイオン注入用マスクの拡大図を示す。
【図１０】実施形態２に使用されるイオン注入用マスクの他の形状図を示す。
【図１１】注入遮断領域と開口領域の形状を変化させたパターンの説明図を示す。
【図１２】従来のイオン注入の工程図を示す。
【図１３】従来のイオン注入の工程図を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１  イオン注入装置
２  イオン源
６  半導体基板
７，３０  マスク
２０  開口部小領域
２１  第１のパターン領域
２２  第２のパターン領域
３０ａ  島状のパターン
３５  不純物拡散層
【図１】
2008124432.tif 000007
【図２】
2008124432.tif 000008
【図３】
2008124432.tif 000009
【図４】
2008124432.tif 000010
【図６】
2008124432.tif 000011
【図７】
2008124432.tif 000012
【図８】
2008124432.tif 000013
【図９】
2008124432.tif 000014
【図１０】
2008124432.tif 000015
【図１１】
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【図１３】
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【図５】
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【図１２】
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