(57)【要約】【課題】  ウェハ自体の結晶面方位を変更することなく、イオン注入時の面チャネリングを抑制する。【解決手段】  半導体ウェハＷ１のイオン注入を行う場合、（１００）面に対するチルト角θが０°以上、＜０１１＞方向に対してツイスト角δが４５°±５°の範囲内になるように設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１００）面に対するチルト角が０°以上、＜０１１＞方向に対してツイスト角が４５°±５°の範囲内で不純物がイオン注入されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
（１００）面を主面とするウェハ上にマスクパターンを形成する工程と、
前記ウェハ主面に対するチルト角が０°以上、オリフラに対してツイスト角が４５°±５°の範囲内の条件で、前記マスクパターンが形成されたウェハに不純物をイオン注入する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、イオン注入時のチルト角およびツイスト角の設定方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、結晶面方位（１００）面を主面とするシリコンウェハが用いられており、このようなシリコンウェハに対してイオン注入を行う場合、チャネリングを防止するため、イオン注入方向をウェハの垂直方向から７°程度傾けることが行われている。
また、例えば、特許文献１には、面チャネリングを防止しつつ、シリコンウェハ表面に垂直にイオン注入できるようにするため、（１００）面に直交する２つの面のそれぞれと３．５度以上の角度を成す結晶面方位に垂直な面をシリコンウェハの一主面とする方法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１７２９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、イオン注入方向をウェハの垂直方向から７°程度傾ける方法では、例えば、Ｂ+などの質量の軽いイオンを注入すると、シリコンウェハの深さ方向において、ピーク位置での不純物濃度が低下するとともに、最深部の不純物濃度が裾引き状に上昇する。このため、シリコンウェハの深さ方向における不純物濃度分布が緩慢となり、半導体デバイスの電気的特性のバラツキが大きくなるという問題があった。また、シリコンウェハの不純物濃度の面内分布のバラツキも大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、特許文献１に開示された方法では、シリコンインゴットからシリコンウェハを斜めに切り出す必要があり、切り出し角度の制御が困難になるとともに、結晶面方位の管理も煩雑化するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、ウェハ自体の結晶面方位を変更することなく、イオン注入時の面チャネリングを抑制することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、（１００）面に対するチルト角が０°以上、＜０１１＞方向に対してツイスト角が４５°±５°の範囲内で不純物がイオン注入されていることを特徴とする。
これにより、結晶面方位（１００）面を主面とする半導体ウェハにイオン注入を行った場合においても、面チャネリングを抑制することが可能となる。このため、ピーク位置での不純物濃度の低下を抑制することが可能となるとともに、最深部の不純物濃度が裾引き状に上昇することを防止することができ、シリコンウェハの深さ方向における不純物濃度分布を急峻化することが可能となるとともに、不純物濃度の面内分布のバラツキも低減することができ、特殊な半導体ウェハを用いることなく、半導体デバイスの電気的特性のバラツキを低減することができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、（１００）面を主面とするウェハ上にマスクパターンを形成する工程と、前記ウェハ主面に対するチルト角が０°以上、オリフラに対してツイスト角が４５°±５°の範囲内の条件で、前記マスクパターンが形成されたウェハに不純物をイオン注入する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、シリコンウェハの深さ方向における不純物濃度分布を急峻化することが可能となるとともに、不純物濃度の面内分布のバラツキも低減することができ、特殊な半導体ウェハを用いることなく、半導体デバイスの電気的特性のバラツキを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るイオン注入時のチルト角およびツイスト角の設定方法を示す断面図である。
図１において、半導体ウェハＷ１は（１００）面を主面とするように構成され、＜０１１＞方向に沿ってオリフラＯＲが形成されている。なお、半導体ウェハＷ１としては、例えば、ダイアモンド格子または閃亜鉛鉱格子などの結晶構造を持つ材料を用いることができ、Ｓｉ、Ｇａ、ＳｉＧａ、ＧａＡｓなどに適用することができる。また、オリフラＯＲの代わりにノッチを設けるようにしてもよい。
【０００８】
そして、半導体ウェハＷ１のイオン注入を行う場合、（１００）面に対するチルト角θ（半導体ウェハＷ１の垂直方向からの入射角度）が０°以上、＜０１１＞方向に対してツイスト角δ（入射角度と直交する面の角度）が４５°±５°の範囲内に設定することができる。
これにより、結晶面方位（１００）面を主面とする半導体ウェハＷ１にイオン注入を行った場合においても、面チャネリングを抑制することが可能となる。このため、ピーク位置での不純物濃度の低下を抑制することが可能となるとともに、最深部の不純物濃度が裾引き状に上昇することを防止することができ、半導体ウェハＷ１の深さ方向における不純物濃度分布を急峻化することが可能となるとともに、不純物濃度の面内分布のバラツキも低減することができ、特殊な半導体ウェハＷ１を用いることなく、半導体デバイスの電気的特性のバラツキを低減することができる。
【０００９】
図２は、本発明の第２実施形態に係るツイスト角をパラメータとした注入深さに対する不純物濃度を示す図である。なお、図２は、注入エネルギー１８０ＫｅＶ、ドーズ量１Ｅ１４の条件で、結晶面方位（１００）のシリコンウェハにボロンＢを注入し、深さ方向の不純物濃度をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：二次イオン質量分析）にて測定した結果を示す。
【００１０】
図２において、領域Ａに示すように、チルト角＝７°、ツイスト角＝０°の条件では、ピーク位置での不純物濃度が低下しているのに対し、チルト角＝７°、ツイスト角＝４５°の条件では、ピーク位置での不純物濃度の低下が抑制されていることがわかる。
また、領域Ｂに示すように、チルト角＝７°、ツイスト角＝０°の条件では、最深部の不純物濃度が裾引き状に上昇しているのに対し、チルト角＝７°、ツイスト角＝４５°の条件では、最深部の不純物濃度が裾引き状に上昇することが抑制されていることがわかる。
【００１１】
図３は、本発明の第３実施形態に係る不純物濃度の面内分布を示す図である。なお、図３は、注入エネルギー１８０ＫｅＶ、ドーズ量１Ｅ１４の条件で、面方位（１００）のシリコンウェハにボロンＢを注入した場合を示し、図３（ａ）では、チルト角＝７°、ツイスト角＝０°に設定し、図３（ｂ）では、チルト角＝７°、ツイスト角＝４５°に設定した。
【００１２】
この結果、図３（ｂ）のシリコンウェハＷ３では、図３（ａ）のシリコンウェハＷ２に比べて、不純物濃度の面内分布が均一化されており、イオン注入時のツイスト角＝４５°に設定することにより、不純物濃度の面内分布を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るイオン注入方法を示す斜視図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る注入深さに対する不純物濃度を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る不純物濃度の面内分布を示す図。
【符号の説明】
【００１４】
Ｗ１  半導体ウェハ、Ｗ２、Ｗ３  シリコンウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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