(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に位置するｘi とｘi ＋ｄｘi の領域に注入されたイオンの点（ｘ，ｙ）に対する寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）を、アモルファスパートとチャンネリングパートに分け、ｎa をアモルファスパートのイオン濃度、ｎc をチャンネリングパートのイオン濃度、ｇa をアモルファスパートの横方向濃度、ｇc をチャンネリングパートの横方向濃度、Φを全ドーズ、Φc をチャンネリング成分のドーズとした場合、
ｄＮ（ｘ，ｙ）＝（Φ−Φc ）ｎa （ｙ）ｇa （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
＋Φc ｎc （ｙ）ｇc （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
で表すとともに、前記ｇa 及びｇc として、ΔＲpta をアモルファスパートの横方向の標準偏差、ΔＲptc をチャンネリングパートの横方向の標準偏差、ΔＲpt0 を深さピーク濃度位置ｙp における横方向の標準偏差、ｍf をピーク濃度位置ｙp より浅い位置におけるΔＲpta 及びΔＲptc の比例係数、ｍbaをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲpta の比例係数、ｍbcをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲptc の比例係数とした場合、
【数１】
0004106587.tif 000017
を用い、得られた結果を実測値と対比して、少なくとも前記ΔＲpt0 、ｍf 、ｍba、及び、ｍbcの各パラメータを適性化して２次元分布データベースを構築することを特徴とするイオン注入分布の評価方法。
【請求項２】
上記の注入イオンのチルト角をαとした場合の半導体基板に垂直な方向の１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）を、
【数２】
0004106587.tif 000018
で表して、各パラメータを取得することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入分布の評価方法。
【請求項３】
上記１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）における変数ｘ，ｙを、
ｘ＝ｔ・ｃｏｓα＋ｓ・ｓｉｎα
ｙ＝ｓ・ｃｏｓα−ｔ・ｓｉｎα
で変数変換して、（ｓ，ｔ）直交座標系における１次元分布Ｎ（ｓ，ｔ）を求め、さらに、前記１次元分布Ｎ（ｓ，ｔ）をダミー変数ｋを用いて、
【数３】
0004106587.tif 000019
で表して、各パラメータを取得することを特徴とする請求項２記載のイオン注入分布の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入分布の評価方法に関するものであり、特に、イオン注入における各パラメータを適性化して２次元分布データベースを構築し、それを半導体製造工程におけるイオン注入条件にフィードバックすることによって設計値通りの半導体装置を製造する点に特徴のあるイオン注入分布の評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりのＭＯＳＦＥＴ（金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ）等の微細化はとどまるところを知らず、ＬＳＩの集積度も年々上昇しつづけており、半導体記憶装置及びロジックＩＣ共に、その構成トランジスタのサイズは０．１μｍ以下へと向かいつつある。
【０００３】
この様に、ＭＯＳＦＥＴの微細化が進むにつれて、短チャネル効果を抑え且つパフォーマンスを上げるためには、浅い接合の形成、及び、チャネル不純物の精密な制御等の不純物プロファイルのより精密な制御が益々必要になってくる。
【０００４】
現在、ＵＬＳＩプロセスにおいて、イオン注入技術は、ウェル領域の形成、素子分離領域の形成、接合の形成、或いは、しきい値電圧Ｖthの制御のためのチャネル不純物の制御等の至る所で用いられており、欠かすことのできない技術となっている。
【０００５】
現在までのところ、イオン注入技術以外に不純物の精密な制御技術は考えられず、したがって、イオン注入技術にはさらなるプロファイルの制御性が要求されることになり、不純物プロファイルの制御性を向上するためには、その注入プロファイルを正確に把握することが必要不可欠となる。
【０００６】
この様な注入プロファイルを事前に把握するために、各種のシミュレーションが行われているが、２次元分布を直接測定してそれから横方向分布のパラメータを抽出するのは困難である。
【０００７】
そこで我々は、チルト（ｔｉｌｔ）を傾けた分布が横方向の分布パラメータに依存することを利用し、アモルファス中の分布の横方向のパラメータ抽出に成功した（必要ならば、Ｔ．Ｍｉｙａｓｈｉｔａ  ａｎｄ  Ｋ．Ｓｕｚｕｋｉ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，ＥＤ−４６，ｐｐ．１８２４−１８２８，１９９９参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、結晶シリコンにイオン注入する場合には、結晶格子を構成する原子の配列に依存するチャンネリング現象があるため、上記のアモルファスシリコンに関する手法をそのまま結晶シリコンに適用することができないという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明は、これまで蓄積してきた１次元のデータベース拡張するかたちの横方向モデルとそのパラメータデータベースを構築する手段を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここで、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
上記の目的を達成するため、本発明は、イオン注入分布の評価方法において、半導体基板の主面上に位置するｘi とｘi ＋ｄｘi の領域に注入されたイオンの点（ｘ，ｙ）に対する寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）を、アモルファスパートとチャンネリングパートに分け、ｎa をアモルファスパートのイオン濃度、ｎc をチャンネリングパートのイオン濃度、ｇa をアモルファスパートの横方向濃度、ｇc をチャンネリングパートの横方向濃度、Φを全ドーズ、Φc をチャンネリング成分のドーズとした場合、
ｄＮ（ｘ，ｙ）＝（Φ−Φc ）ｎa （ｙ）ｇa （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
＋Φc ｎc （ｙ）ｇc （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
で表すとともに、ｇa 及びｇc として、ΔＲpta をアモルファスパートの横方向の標準偏差、ΔＲptc をチャンネリングパートの横方向の標準偏差、ΔＲpt0 を深さピーク濃度位置ｙp における横方向の標準偏差、ｍf をピーク濃度位置ｙp より浅い位置におけるΔＲpta 及びΔＲptc の比例係数、ｍbaをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲpta の比例係数、ｍbcをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲptc の比例係数とした場合、
【数４】
0004106587.tif 000002
を用い、得られた結果を実測値と対比して、少なくともΔＲpt0 、ｍf 、ｍba、及び、ｍbcの各パラメータを適性化して２次元分布データベースを構築することを特徴とする。
【００１１】
この様に、ｘi とｘi ＋ｄｘi の領域に注入されたイオンの点（ｘ，ｙ）に対する寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）を、アモルファスパートとチャンネリングパートに分けることによって、アモルファスパートからの寄与と、チャンネリングパートからの寄与をより正確に評価することができ、チャンネリング現象が生ずる単結晶半導体基板に対しても、精度の高い二次元分布データベースを構築することができる。
【００１２】
また、この二次元分布データベースを利用して半導体装置の設計或いは半導体装置におけるイオン注入条件を決定することによって、設計値通りの所期の特性を有する半導体装置を再現性良く製造することが可能になる。
【００１３】
この場合、注入イオンのチルト角をαとした場合の半導体基板に垂直な方向の１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）を、
【数５】
0004106587.tif 000003
で表して、各パラメータを取得することが望ましい。
【００１４】
また、上記１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）における変数ｘ，ｙは、チルト角αだけ回転した（ｓ，ｔ）直交座標系に変換した１次元分布Ｎ（ｓ，ｔ）を、さらに、ダミー変数ｋを用いて変換した、
【数６】
0004106587.tif 000004
を用いて各パラメータを取得することが望ましい。
【００１７】
また、実測データとしては、チャンネリングの影響の少ない、偏差｜Ｒp * −Ｒp ・ｃｏｓα｜／Ｒp ・ｃｏｓαが１０％以内のデータを用いることが望ましく、さらに、チルト角αが１０°以下のデータを用いることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ここで、図１乃至図７を参照して、本発明の実施の形態のイオン注入分布の評価方法を説明する。
本発明の実施の形態においては、アモルファスシリコン中の分布から横方向分布のパラメータを抽出する従来技術を結晶シリコンに拡張するものであり、まず、アモルファスシリコン中における注入イオン分布に関してモデル式を案出し、そのパラメータＲp 、γ、β、Ｌ、及び、ΔＲp を抽出する（上述の、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，ＥＤ−４６，ｐｐ．１８２４−１８２８，１９９９、及び、Ｋ．Ｓｕｚｕｋｉ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓｕｄｏ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．４４，ｐｐ．２２５３−２２５７，２００１参照）。
但し、γは分布の３次のモーメントと関連するパラメータ、
βは分布の４次のモーメントと関連するパラメータ、
Ｌはチャンネリングテールの長さと関連するパラメータ
である。
【００１９】
この場合、垂直な方向のＳＩＭＳ濃度分布は数ｎｍの精度で評価できるので、イオン注入角、即ち、チルト角αをα≠０°の場合の分布をモデル化して、横方向の分布の広がりのパラメータを取得できる。
【００２０】
次に、この解析モデルを結晶シリコンに拡張しすることになるが、結晶シリコンの場合には、分布を単一の関係で表現できず、通常二つの関数を組み合わせて表現する（必要ならば、Ａ．Ｆ．Ｔａｓｈ，Ｈ．Ｓｈｉｎ，Ｃ．Ｐａｒｋ，Ｊ．Ａｌｖｉｓ，ａｎｄ  Ｓ．Ｎｏｖａｋ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１３６，ｐｐ．８１０−８１４，１９８９参照）。
【００２１】
図１（ａ）参照
次に、イオン入射角度、即ち、チルト角が０°（α＝０°）でイオン注入した場合の座標（ｘ，ｚ）における注入イオン濃度Ｎ（ｘ，ｙ）は、ｎ（ｙ）をｘに依存しない深さ方向の不純物プロファイルとし、ｇ（ｘ，ｚ）を横方向の分布関数とし、位置ｘi とｘi ＋ｄｘi の領域に注入されたイオンの位置ｘに対する寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）を、アモルファスパートとチャンネリングパートに分け、幾何学的な考察から下記の一般式（１）で表す。
【数７】
0004106587.tif 000005
【００２２】
この場合、分布関数ｎa （ｙ），ｎc （ｙ），ｇa （ｘ，ｙ），ｇc （ｘ，ｙ）は、下記の一般式（２），（３）で表すように、イオンの入射位置ｘi に関し、−∞〜＋∞の範囲に渡って積分した場合に１となる様に規格化された関数にするものであり、また、ｇa （ｘ，ｙ）及びｇc （ｘ，ｙ）は、後述するように、当然横方向の標準偏差ΔＲptに依存した関数となる。
【数８】
0004106587.tif 000006
【００２３】
そこで、座標（ｘ，ｚ）における注入イオン濃度Ｎ（ｘ，ｙ）を求めるために、寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）をイオンの入射位置ｘi に関し、−∞〜＋∞の範囲に渡って積分することによって、下記の一般式（４）を得る。
【数９】
0004106587.tif 000007
【００２４】
この一般式（４）は、一次元の通常の分布であり、この一般式（３）と実験データとを対比することによって、ｎa ，ｎc ，Φc における各パラメータを取得することができるが、チルト角が０°の場合には結晶における原子配列に起因するチャンネリングが激しいため、この様に取得したデータは、実際のイオン注入濃度プロファイルを評価するデータとして利用することができない。
即ち、上記の一般式（４）においては、注入のパスに沿って発生する分布は、チルト角に依存しないと仮定しているためである。
【００２５】
そこで、その代わりにチルト角αが１０°以下のデータを利用する必要があるので、チルト角α（＜１０°）の場合を考える。
イオン入射角度がα≠０°でイオン注入した場合の座標（ｘ，ｙ）における注入イオン濃度Ｎ（ｘ，ｙ）は、幾何学的な考察から下記の一般式（５）で表されるが、この事情を図１（ｂ）を参照して説明する。
【数１０】
0004106587.tif 000008
【００２６】
図１（ｂ）参照
図１（ｂ）はイオン注入角α≠０°でイオン注入した場合の図であり、不純物濃度が深さ方向のみに依存すると、座標（ｘ，ｙ）の表面からの深さは、ｙからｙ＋ｘi ｔａｎαに変わるので、一般式（４）におけるｙをｙ＋ｘi ｔａｎαに置き換えれば良く、また、積分範囲の下限も−∞から−ｙ／ｔａｎαに置き換えれば良く、その結果、上記の一般式（５）が得られる。
【００２７】
この式の基づいて、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定した実測データと比較してパラメータを取得することになるが、ＳＩＭＳは図１（ｂ）におけるｓ軸に沿って測定することになるので、ｘ−ｙ直交座標系を下記の変換式に基づいてチルト角αだけ回転したｔ−ｓ直交座標系に変化する必要になる。
ｘ＝ｔ・ｃｏｓα＋ｓ・ｓｉｎα                                        ｙ＝ｓ・ｃｏｓα−ｔ・ｓｉｎα
【００２８】
上記の変換式を用いて一般式（５）を下記の一般式（６）に変換する。
【数１１】
0004106587.tif 000009
【００２９】
この一般式（６）における、イオン濃度分布Ｎ（ｓ，ｔ）は、幾何学的考察からｔにはよらず、ｓだけに依存するはずであるので、表記を単純化するために、積分のダミー変数ｋを導入することによって、ｔに依存しない下記の一般式（７）得られる。
【数１２】
0004106587.tif 000010
【００３０】
なお、積分のダミー変数ｋとしては、
ｋ・ｔａｎα＝−ｔ・ｓｉｎα＋ｘi ・ｔａｎα
を用い、その結果、ｘi における積分の下限−ｙ／ｔａｎαは、ｋにおける積分の下限として、
ｋ＝（−ｔ・ｓｉｎα＋ｘi ・ｔａｎα）／ｔａｎα
＝−ｔ・ｃｏｓα−ｙ／ｔａｎα
＝−ｔ・ｃｏｓα−（ｓ・ｃｏｓα−ｔ・ｓｉｎα）／ｔａｎα
＝−ｓ・ｃｏｓα／ｔａｎα
から、−ｓ・ｃｏｓα／ｔａｎαとなる。
【００３１】
次に、ＳＩＭＳによる実測データをこの一般式（７）とを比較して各パラメータを取得するために、ｎa （ｙ），ｎc （ｙ），ｇa （ｘ，ｙ），ｇc （ｘ，ｙ）に対して、各種の近似関数を用いて数値計算することになるが、ここでは、ｎa （ｙ），ｎc （ｙ）としては、下記の一般式（８）で表されるｇｅｎｅｒａｌ  Ｔａｉｌ関数（必要ならば、上述のＫ．Ｓｕｚｕｋｉ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓｕｄｏ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．４４，ｐｐ．２２５３−２２５７，２００１参照）を用いる。
【数１３】
0004106587.tif 000011
【００３２】
一方、ｇa （ｘ，ｙ），ｇc （ｘ，ｙ）としては、下記の一般式（９）で表される規格化Ｇａｕｓｓ関数を用いることとする。
【数１４】
0004106587.tif 000012
【００３３】
この一般式（９）においては、横方向の標準偏差ΔＲptに深さ方向ｙに依存性を持たせ、注入イオンのピーク濃度位置ｙp の前後で、比例係数をｍを変えて評価する。
【００３４】
即ち、注入イオンのピーク濃度位置ｙp における各横方向の標準偏差をΔＲpt0 とし、ピーク濃度位置ｙp より浅い位置における比例係数をｍf 、ピーク濃度位置ｙp より深い位置における比例係数をｍba，ｍbcとして、アモルファスパートの横方向の標準偏差ΔＲpta 及びチャンネリングパートの横方向の標準偏差ΔＲptc を、夫々下記の式（１０）及び（１１）で表す。
【数１５】
0004106587.tif 000013
【００３５】
次に、シミュレータ（Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ−ＴＲＩＭ）を用いて注入イオンの縦方向の投影飛程Ｒp のチルト角依存性Ｒp * を求める。
このＲp * を計算した結果を示したのが図２である（必要ならば、Ｍ．Ｐｏｓｓｅｌｔ，Ｂ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｃ．Ｓ．Ｍｕｒｔｈｙ，Ｔ．Ｆｅｕｄｅｌ，ａｎｄ  Ｋ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｖｏｌ．１４４，ｐｐ．１４９５−１５０４，１９９７参照）。
【００３６】
図２参照
図２においては、左側の縦軸として注入イオンの投影飛程Ｒp のチルト角依存性Ｒp * を用い、合わせて注入イオンの投影飛程Ｒp も示している。
また、右側の縦軸として、偏差｜Ｒp * −Ｒp ・ｃｏｓα｜／Ｒp ・ｃｏｓαを用い、データを破線で示している。
【００３７】
この場合、Ｒp * は、基板面に垂直な方向の投影飛程（プロジェクションレンジ）であり、もし、イオン注入方向に沿って発生する分布がチルト角αに依存しなければ、
Ｒp * ＝Ｒp ・ｃｏｓα
となる筈である。
【００３８】
したがって、図において破線で示す偏差｜Ｒp * −Ｒp ・ｃｏｓα｜／Ｒp ・ｃｏｓαの値が０に近い領域においてチャンネリングの影響のないデータが取得されることが理解される。
【００３９】
また、単結晶シリコン基板を回転させた場合に、回転に伴って単結晶シリコン基板の結晶方位が変化してチャンネリング現象が顕著に現れるチルト角αが変化するので、この注入イオンの投影飛程Ｒp のチルト角依存性Ｒp * の回転角依存性を把握する必要がある。
この様な回転角依存性についても、シミュレータ（Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ−ＴＲＩＭ）を用いて数値計算を行ったので、結果を図３に示す。
【００４０】
図３（ａ）及び（ｂ）参照
図３（ａ）は、偏差｜Ｒp * −Ｒp ・ｃｏｓα｜／Ｒp ・ｃｏｓαの３次元プロットであり、また、図３（ｂ）は等高線図である。
なお、図３（ａ）における回転角Ｒｏｔａｔｉｏｎ＝０°の場合が、図２に示した破線に相当する。
【００４１】
この図に示す偏差が１０％以下のチャンネリング現象の影響が殆ど見られない領域のチルト角及び回転角を選択し、そのシミュレーション結果とＳＩＭＳによる実測結果を比較して、シミュレーション結果と実測結果とがより一致するようにフィッテイングを繰り返して各パラメータを抽出すれば良い。
【００４２】
図４乃至図６参照
図４乃至図６は、夫々Ａｓ，Ｂ，Ｐの３つのイオン種について、注入エネルギーを８０ｋｅＶとし、ドーズ量を１×１０14ｃｍ-2とした場合のＳＩＭＳ分布と解析モデルによるシミュレーション結果を比較した図であり、Ａｓ，Ｂ，Ｐのいずれも良く一致していることが理解され、特に、チルト角が１０°以下のα＝７°において非常に良好な一致を示している。
【００４３】
この様に抽出したパラメータを各注入エネルギーについてデータベース化したものの一部が下記に示す図７であり、実際には、各チルト角αについても複合的にデータベース化するものである。
図７参照
【００４４】
この様にして構築したデータベースに基づいて半導体装置の製造工程における製造条件を決定することになるが、データ化していない注入エネルギー或いはチルト角等については、補間法を用いて各パラメータの数値を補正し、補正したパラメータをイオン濃度分布Ｎ（ｘ，ｙ）に代入してイオン濃度分布を評価すれば良く、この評価工程を繰り返すことによって、所望の不純物濃度分布を有するソース・ドレイン領域等の製造条件を決定することになる。
【００４５】
また、この様にして構築したデータベースに基づいて、デバイス設計することによって、所期の動作特性のデバイスを得ることができるものである。
例えば、ＭＯＳＦＥＴの場合、横方向の標準偏差ΔＲptの２倍分だけ注入イオンがチャンネル側に食い込むことになるので、この食い込み分を見込んで、所期の実効チャンネル長Ｌeff が得られる様にマスクとなるゲート構造体のチャンネル方向の長さを決定してイオン注入を行う。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は、実施の形態に記載された構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態の説明においては、深さ方向の分布関数ｎa （ｙ），ｎc （ｙ）として、ｇｅｎｅｒａｌ  Ｔａｉｌ関数を用いているが、用いる関数に絶対的な意味があるものではなく、必要とする近似精度に応じて各種の分布関数を用いても良いものである。
【００４７】
例えば、精度の高い近似が得られる範囲は狭いものの、物理的な見通しの良いＧａｕｓｓ関数やｊｏｉｎｅｄ  ｈａｌｆ−Ｇａｕｓｓ関数（必要ならば、Ｊ．Ｆ．Ｃｉｂｂｏｎｓ  ａｎｄ  Ｓ．Ｍｙｌｒｏｉｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２２，ｐ．５６８，１９７３参照）を用いても良く、或いは、物理的な意味はない単なる数学的な表現方法ではあるが近似精度の高いＰｅａｒｓｏｎ（ピアソン）ＩＶ関数（必要ならば、Ｗ．Ｋ．Ｈｏｆｋｅｒ，Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｒｅｓ．Ｒｅｐ．Ｓｕｐｐｌ．，ｖｏｌ．８，ｐｐ．１−１２１，１９７５参照）等を用いても良く、その分布パラメータ、即ち、モーメントを、実際に取得した注入プロファイルに合わせ込むことによって、ｎa （ｙ），ｎc （ｙ）を決定すれば良い。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、横方向の分布関数ｇa （ｘ，ｙ）及びｇc （ｘ，ｙ）として、規格化Ｇａｕｓｓ関数を用いているが、この場合も規格化Ｇａｕｓｓ関数に限られるものではなく、上述の各種の分布関数を単独で、或いは、組み合わせて用いても良いものである。
【００４９】
また、上記の実施の形態においては、Ａｓ，Ｂ，Ｐの３つのイオン種を単結晶シリコンにイオン注入しているが、この組合せに限られるものではなく、ＳｉにＧａ，Ｉｎ，Ｓｂ等を注入しても良いものであり、また、被注入物質はＳｉに限られるものではなく、ＳｉＯ2 や半導体デバイスとして用いられている化合物半導体を被注入物質とし、化合物半導体に対して導電型決定不純物或いは絶縁化不純物となる元素をイオン注入しても良いものであり、例えば、被注入物質としてＧａＡｓ或いはＩｎＰ等のIII-Ｖ族化合物半導体を用い、Ｈ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｔｅ等をイオン注入しても良いものである。
【００５０】
また、この様なイオン注入分布の評価方法を利用して半導体装置を設計、製造する場合には、適用対象はＭＯＳＦＥＴに限られるものではなく、バイポーラトランジスタ等を含む各種の半導体装置に適用されるものであり、この様なイオン注入分布の評価方法の適用により微小サイズの不純物領域を精度良く且つ再現性良く形成することができる。
【００５１】
ここで、改めて、本発明の詳細な特徴を説明する。
（付記１）  半導体基板の主面上に位置するｘi とｘi ＋ｄｘi の領域に注入されたイオンの点（ｘ，ｙ）に対する寄与ｄＮ（ｘ，ｙ）を、アモルファスパートとチャンネリングパートに分け、ｎa をアモルファスパートのイオン濃度、ｎc をチャンネリングパートのイオン濃度、ｇa をアモルファスパートの横方向濃度、ｇc をチャンネリングパートの横方向濃度、Φを全ドーズ、Φc をチャンネリング成分のドーズとした場合、
ｄＮ（ｘ，ｙ）＝（Φ−Φc ）ｎa （ｙ）ｇa （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
＋Φc ｎc （ｙ）ｇc （ｘ−ｘi ，ｙ）ｄｘi 
で表すとともに、前記ｇa 及びｇc として、ΔＲpta をアモルファスパートの横方向の標準偏差、ΔＲptc をチャンネリングパートの横方向の標準偏差、ΔＲpt0 を深さピーク濃度位置ｙp における横方向の標準偏差、ｍf をピーク濃度位置ｙp より浅い位置におけるΔＲpta 及びΔＲptc の比例係数、ｍbaをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲpta の比例係数、ｍbcをピーク濃度位置ｙp より深い位置におけるΔＲptc の比例係数とした場合、
【数１６】
0004106587.tif 000014
を用い、得られた結果を実測値と対比して、少なくとも前記ΔＲpt0 、ｍf 、ｍba、及び、ｍbcの各パラメータを適性化して２次元分布データベースを構築することを特徴とするイオン注入分布の評価方法。
（付記２）  上記の注入イオンのチルト角をαとした場合の半導体基板に垂直な方向の１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）を、
【数１７】
0004106587.tif 000015
で表して、各パラメータを取得することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入分布の評価方法。
（付記３）  上記１次元分布Ｎ（ｘ，ｙ）における変数ｘ，ｙを、
ｘ＝ｔ cosα＋ｓ sinα
ｙ＝ｓ cosα−ｔ sinα
で変数変換して、（ｓ，ｔ）直交座標系における１次元分布Ｎ（ｓ，ｔ）を求め、さらに、前記１次元分布Ｎ（ｓ，ｔ）をダミー変数ｋを用いて、
【数１８】
0004106587.tif 000016
で表して、各パラメータを取得することを特徴とする請求項２記載のイオン注入分布の評価方法。
（付記４）  上記各パラメータを取得する際の実測データとして、イオンの投影飛程Ｒp のチルト角α及び基板の回転角依存性における偏差｜Ｒp   −Ｒp ｃｏｓα｜／Ｒp ｃｏｓαが、１０％以内のデータを用いることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のイオン注入分布の評価方法。
（付記５）  上記実測データとして、チルト角αが１０°以下のデータを用いることを特徴とする付記４記載のイオン注入分布の評価方法。
（付記６）  付記１乃至５のいずれか１に記載のイオン注入分布の評価方法に基づいて、イオン注入条件を決定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記７）  付記１乃至５のいずれか１に記載のイオン注入分布の評価方法に基づいて求めた２次元分布データベースに基づいて、素子設計を行うことを特徴とする半導体装置の設計方法。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、単結晶半導体に対するイオン注入分布の横方向パラメータの抽出が可能になり、これらのパラメータとモデル式を利用し、実験データに基づいて分布の２次元分布を発生させることが可能になり、ひいては、半導体装置の設計の精度向上或いは再現性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】チルト角αでイオン注入した場合の座標系変換の説明図である。
【図２】Ｒp * のチルト角α依存性の説明図である。
【図３】Ｒp * の回転角依存性のシミュレーション結果の説明図である。
【図４】単結晶シリコンにＡｓをイオン注入した場合のＡｓ濃度分布のＳＩＭＳ分布とシミュレーション結果の一致度の説明図である。
【図５】単結晶シリコンにＢをイオン注入した場合のＢ濃度分布のＳＩＭＳ分布とシミュレーション結果の一致度の説明図である。
【図６】単結晶シリコンにＰをイオン注入した場合のＰ濃度分布のＳＩＭＳ分布とシミュレーション結果の一致度の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態により構築した２次元分布のデータベースの一部の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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