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KR19990027899A - Ion Implanters for Semiconductor Device Manufacturing - Google Patents

Ion Implanters for Semiconductor Device Manufacturing Download PDF

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Publication number
KR19990027899A
KR19990027899A KR1019970050429A KR19970050429A KR19990027899A KR 19990027899 A KR19990027899 A KR 19990027899A KR 1019970050429 A KR1019970050429 A KR 1019970050429A KR 19970050429 A KR19970050429 A KR 19970050429A KR 19990027899 A KR19990027899 A KR 19990027899A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ions
current
electromagnet
ion
extracted
Prior art date
Application number
KR1019970050429A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한재종
제성태
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019970050429A priority Critical patent/KR19990027899A/en
Publication of KR19990027899A publication Critical patent/KR19990027899A/en

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Abstract

반도체 장치 제조용 이온 주입기(ion implanter)를 개시한다. 본 발명은 이온들을 발생시키는 이온 발생기, 전자석 및 전자석에 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하는 수단을 가지며, 발생된 이온들 중에서 다중 전하를 가진 동일한 원소의 이온들을 동시에 추출하는 질량 분석기 및 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단을 포함한다. 이때, 전류 파형을 다중 공급하는 수단은, 전자석에 전류를 공급하는 전원 공급기 및 전원 공급기가 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하도록 트리그(trig)하는 트리그 발생 장치를 포함한다. 또한, 전류 파형은 일정 시간 소정의 전류 크기로 유지된 후, 소정의 전류 크기와 다른 전류 크기로 유지되는 전류 파형을 가진다. 더하여, 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단은 추출된 이온들을 집속시키는 자석 렌즈(lens) 및 이온을 가속하는 가속기를 포함한다.An ion implanter for manufacturing a semiconductor device is disclosed. The present invention has a means for generating a plurality of current waveforms having two or more current magnitudes to the ion generator for generating ions, an electromagnet and an electromagnet, and a mass spectrometer for simultaneously extracting ions of the same element having multiple charges among the generated ions; Means for scanning the extracted ions into the semiconductor substrate. At this time, the means for multiplely supplying the current waveform includes a power supply for supplying current to the electromagnet and a trig generating device for triggering the power supply to supply multiple current waveforms having two or more current magnitudes. In addition, the current waveform has a current waveform that is maintained at a predetermined current magnitude for a predetermined time and then at a current magnitude different from the predetermined current magnitude. In addition, the means for scanning the extracted ions into the semiconductor substrate includes a magnetic lens that focuses the extracted ions and an accelerator that accelerates the ions.

Description

반도체 장치 제조용 이온 주입기Ion Implanters for Semiconductor Device Manufacturing

본 발명은 반도체 장치 제조용 장치에 관한 것으로, 특히 이온 주입기(ion implanter)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to devices for manufacturing semiconductor devices, and more particularly to ion implanters.

반도체 장치 제조에 이용되는 이온 주입기는, 이온 발생기(ion source), 질량 분석기(analyzer), 자석 렌즈(magnetic lens) 등으로 이루어진다. 이때, 상기 이온 발생기는 가스 분자를 이온화시켜서 여러 종류의 이온들을 발생시킨다. 또한, 상기 질량 분석기는 상기 발생된 이온들에서 요구되는 종류의 이온을 추출한다. 더하여, 상기 자석 렌즈는 사극자 이중 자석 렌즈(magnetic quadrupole doublet) 및 쌍극자 자석 렌즈(dipole lens magnet) 등으로 이루어지며, 상기 추출된 이온을 가속시키고 초점을 조정한다. 즉, 포커싱(focusing)시킨다. 더하여, 상기 추출된 이온의 빔을 분해(resolve)시키는 분해 슬릿(resolving slit), 중성자를 분리시키는 정전 변류기(electrostatic deflector) 및 가속기(acceleration column) 등이 더 포함된다.The ion implanter used for manufacturing a semiconductor device is composed of an ion source, a mass analyzer, a magnetic lens, or the like. In this case, the ion generator ionizes gas molecules to generate various kinds of ions. The mass spectrometer also extracts ions of the type required in the generated ions. In addition, the magnetic lens is composed of a magnetic quadrupole doublet and a dipole lens magnet, etc., and accelerates and adjusts the extracted ions. That is, it focuses. In addition, a resolving slit for resolving the beam of extracted ions, an electrostatic deflector and an acceleration column for separating neutrons, and the like are further included.

이때, 상기 질량 분석기는, 도 1에 도시한 바와 같이 전자석(11)과 상기 전자석(11)에 전류를 공급하는 전원 공급기(13) 및 “ㄱ”형태의 꺽여진 빔 가이드(beam guide;15)로 이루어진다. 이때, 상기 공급되는 전류는 상기 발생된 이온들 중에서 추출하고자하는 이온(16)의 질량에 따라서 정해지는 일정한 크기를 가진다. 예컨대, 추출 전압을 40KeV를 인가하고, 원자량이 31이고 전하(charge)가 1인 P+이온을 추출하기 위해서는 대략 56.3A의 전류가 상기 전원 공급기에 의해서 공급된다. 이와 같이 상기 공급되는 전류는 일정한 크기를 가지는 전류가, 이온 주입 공정이 진행되는 시간, 즉, 도 1의 참조 부호 12에 확대 도시한 그래프의 X축인 T와 같은 시간 축에 따라 그 크기의 변화 없이 공급된다.At this time, the mass spectrometer, as shown in Figure 1, the electromagnet 11 and the power supply 13 for supplying current to the electromagnet 11 and the "b" shaped beam guide (beam guide) 15 Is made of. At this time, the supplied current has a constant size determined according to the mass of the ion 16 to be extracted from the generated ions. For example, in order to apply an extraction voltage of 40 KeV and extract P + ions having an atomic weight of 31 and a charge of 1, a current of approximately 56.3 A is supplied by the power supply. In this way, the supplied current is a current having a constant magnitude without changing its magnitude along a time axis during which the ion implantation process proceeds, that is, the time axis such as T, which is the X axis of the graph enlarged in reference numeral 12 of FIG. Supplied.

이에 따라, 상기 이온 주입기에 의해서 반도체 기판에 주입되는 이온은, 하나의 종류에 국한되며, 주입된 이온의 농도 프로파일(concentration profile;Cp)은 도 2에 도시한 바와 같은 분포를 나타낸다. 이때, 도 2의 참조 부호 B의 곡선은 이온 주입 직후의 프로파일이며, 참조 부호 C의 곡선은 열처리를 행한 후의 주입된 이온의 농도 프로파일이다. 도 2에 도시된 바와 같이 이온 주입 직후의 이온의 프로파일은 B는 그 깊이에 따라 균일한 농도를 나타내지 못하고 있다. 또한, 열처리 직후의 프로파일 C 또한, 프로파일 B에 비해서는 완화된 형상을 나타내지만, 그 깊이에 따라서 균일한 농도를 구현하지 못하고 있다. 이와 같은 주입되는 이온의 불균일한 농도 프로파일은 형성되는 트랜지스터의 신뢰도를 저하시킬 수 있다.Accordingly, the ions implanted into the semiconductor substrate by the ion implanter are limited to one kind, and the concentration profile C p of the implanted ions exhibits a distribution as shown in FIG. 2. At this time, the curve of reference B in FIG. 2 is a profile immediately after ion implantation, and the curve of reference C is a concentration profile of implanted ions after the heat treatment. As shown in FIG. 2, the profile of ions immediately after ion implantation does not show uniform concentration according to the depth of B. FIG. In addition, the profile C immediately after the heat treatment also shows a relaxed shape as compared to the profile B, but does not implement a uniform concentration depending on the depth. Such a non-uniform concentration profile of implanted ions can degrade the reliability of the formed transistor.

더하여, 상기와 같은 농도 프로파일을 개선하기 위해서 추출된 이온을 다른 가속 에너지 조건으로 여러 번 이온 주입하는 방법이 제안되고 있으나, 반도체 기판의 표면 손상 및 재현성에 있어서의 문제점이 도출되고 있다. 또한, 요구되는 깊이에서의 필요한 이온 농도를 조절하기 어려운 문제점이 도출된다.In addition, a method of ion implanting extracted ions several times under different acceleration energy conditions has been proposed to improve the concentration profile as described above. However, problems in surface damage and reproducibility of semiconductor substrates have been derived. In addition, problems arise that make it difficult to control the required ion concentration at the required depth.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이온 주입 깊이에 따라 반도체 기판에 균일한 농도 프로파일을 구현할 수 있는 이온 주입 공정을 수행할 수 있는 반도체 제조용 장치의 이온 주입기를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an ion implanter of a device for manufacturing a semiconductor that can perform an ion implantation process that can implement a uniform concentration profile on the semiconductor substrate according to the ion implantation depth.

도 1은 종래의 이온 주입기의 질량 분석기를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a mass spectrometer of a conventional ion implanter.

도 2는 종래의 이온 주입기에 의해 반도체 기판에 주입된 이온의 농도 프로파일(profile)을 설명하기 위해서 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a concentration profile of ions implanted into a semiconductor substrate by a conventional ion implanter.

도 3은 본 발명에 따르는 이온 주입기를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically illustrating the ion implanter according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따르는 이온 주입기의 질량 분석기를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a schematic view for explaining a mass spectrometer of an ion implanter according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따르는 이온 주입기에 의해 반도체 기판에 주입된 이온의 농도 프로파일을 설명하기 위해서 도시한 도면이다.5 is a view for explaining a concentration profile of ions implanted into a semiconductor substrate by the ion implanter according to the present invention.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 이온들을 발생시키는 이온 발생기, 전자석 및 상기 전자석에 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하는 수단을 가지며, 상기 발생된 이온들 중에서 다중 전하를 가진 동일한 원소의 이온들을 동시에 추출하는 질량 분석기 및 상기 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단을 포함한다. 이때, 상기 전류 파형을 다중 공급하는 수단은, 상기 전자석에 전류를 공급하는 전원 공급기 및 상기 전원 공급기가 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하도록 트리그하는 트리그 발생 장치를 포함한다. 또한, 상기 전류 파형은 일정 시간 소정의 전류 크기로 유지된 후, 상기 소정의 전류 크기와 다른 전류 크기로 유지되는 전류 파형을 가진다. 더하여, 상기 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단은 상기 추출된 이온들을 집속시키는 자석 렌즈 및 상기 이온을 가속하는 가속기를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention has an ion generator for generating ions, an electromagnet and means for supplying multiple current waveforms having two or more current magnitudes to the electromagnet, and having multiple charges among the generated ions. A mass spectrometer that simultaneously extracts ions of the same element and means for scanning the extracted ions onto a semiconductor substrate. In this case, the means for multi-supplying the current waveform includes a power supply for supplying a current to the electromagnet and a trig generating device for trigging the power supply to supply a multi-current waveform having two or more current magnitudes. Further, the current waveform has a current waveform that is maintained at a current magnitude different from the predetermined current magnitude after being maintained at a predetermined current magnitude for a predetermined time. In addition, the means for scanning the extracted ions into a semiconductor substrate includes a magnet lens that focuses the extracted ions and an accelerator that accelerates the ions.

본 발명에 따르면, 반도체 기판에 주입되는 이온들의 깊이에 따른 농도 프로파일을 보다 균일하게 구현할 수 있다. 즉, 깊이에 따라 일정한 농도를 가지도록 이온을 반도체 기판에 주입할 수 있다. 이에 따라, 형성되는 트랜지스터의 전기적 특성에 있어서의 보다 높은 신뢰성을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to more uniformly implement the concentration profile according to the depth of the ions injected into the semiconductor substrate. That is, ions can be implanted into the semiconductor substrate to have a constant concentration depending on the depth. As a result, higher reliability in electrical characteristics of the formed transistor can be realized.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따르는 이온 주입기를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시한 이온 주입기의 질량 분석기를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an ion implanter according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a mass analyzer of the ion implanter shown in FIG. 3.

구체적으로, 본 발명에 따르는 이온 주입기는, 이온들을 발생시키는 이온 발생기(200), 전자석(110) 및 상기 전자석(110)에 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하는 수단(130, 170)을 가지며, 상기 발생된 이온들 중에서 다중 전하를 가진 이온들을 동시에 추출하는 질량 분석기(100) 및 상기 추출된 이온들을 반도체 기판(800)에 주사하는 수단(300, 400, 500, 600, 700)을 포함한다. 이때, 상기 전류 파형을 다중 공급하는 수단(130, 170)은, 상기 전자석에 전류를 공급하는 전원 공급기(130) 및 상기 전원 공급기(130)가 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하도록 트리그(trig)하는 트리그 발생 장치(170)를 포함한다. 또한, 상기 전류 파형은 일정 시간 소정의 전류 크기로 유지된 후, 상기 소정의 전류 크기와 다른 전류 크기로 유지되는 전류 파형을 가진다. 더하여, 상기 추출된 이온들을 주사하는 수단(300, 400, 500, 600, 700)은, 추출된 이온의 빔을 분해하는 분해 슬릿(resolving slit;300), 포커싱하는 수단인 사극자 이중 자석 렌즈(400), 중성자를 분리시키는 정전 분류기(500), 쌍극자 자석 렌즈(600) 및 가속기(700) 등을 포함한다.Specifically, the ion implanter according to the present invention, the ion generator 200 for generating ions, the electromagnet 110 and the means for supplying multiple current waveforms having two or more current magnitudes to the electromagnet 110 (130, 170) A mass spectrometer 100 for simultaneously extracting ions having multiple charges from the generated ions and means 300, 400, 500, 600, 700 for scanning the extracted ions onto the semiconductor substrate 800. Include. In this case, the means for supplying the current waveform in multiple (130, 170), the power supply 130 for supplying a current to the electromagnet and the power supply 130 so that the tree to supply multiple current waveforms having more than two current magnitudes A trig generating device 170 is included. Further, the current waveform has a current waveform that is maintained at a current magnitude different from the predetermined current magnitude after being maintained at a predetermined current magnitude for a predetermined time. In addition, the means for scanning the extracted ions (300, 400, 500, 600, 700), a resolving slit (300) for decomposing the beam of extracted ions, a quadrupole double magnet lens (means for focusing) 400, an electrostatic classifier 500 for separating neutrons, a dipole magnet lens 600, an accelerator 700, and the like.

이때, 상기 질량 분석기(100), 예컨대 100°분석 자석(100° analyzing magnet)을 이용하는 질량 분석기(100)는, 동일 이온에서 전하가 다른 다중 전하 이온, 예컨대, 단일 전하 이온(one charge ion), 이중 전하 이온(double charge ion) 및 삼중 전하 이온(triple charge ion) 등과 같은 다중 전하를 가지는 동일한 원소의 이온들을 동시에 추출한다. 그 원리는 다음과 같이 설명된다.In this case, the mass spectrometer 100, for example, the mass spectrometer 100 using a 100 ° analyzing magnet, may include multiple charge ions having different charges from the same ions, for example, a single charge ion, Ions of the same element having multiple charges, such as double charge ions and triple charge ions, are simultaneously extracted. The principle is explained as follows.

본 발명에 따르는 질량 분석기(100)는, 도2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 전자석(110), 전원 공급기(130) 및 트리그 발생 장치(170)를 포함한다. 더하여, 상기 전자석(110)에 의해서 형성되는 자기장으로 이온이 통과하도록 유도하는 “ㄱ” 형태의 빔 가이드(150)를 더 포함한다. 참조 부호 150a는 상기 빔 가이드(150)의 평면적 형태를 나타낸다. 이때, 상기 자기장을 통과하는 이온은 상기 자기장에 의해서 다음의 수학식 1에 따르는 영향을 받게 된다.The mass spectrometer 100 according to the present invention, as schematically shown in FIG. 2, includes an electromagnet 110, a power supply 130, and a trig generator 170. In addition, it further comprises a beam guide 150 of the "a" shape to guide the ions to pass through the magnetic field formed by the electromagnet 110. Reference numeral 150a denotes a planar shape of the beam guide 150. At this time, the ions passing through the magnetic field is affected by the following equation 1 by the magnetic field.

이때, 상기 R은 참조 부호 155로 도시한 바와 같이, 상기 이온이 상기 자기장에 의해서 힘을 받아 휘어지는 궤도의 반경을 나타낸다. 또한, 상기 B는 상기 전자석(110)에 의해 발현되는 자기장의 힘을 나타내며, V는 인가되는 추출 전압, M은 추출되는 이온의 질량을 나타낸다. q는 전하수를 의미한다. 상기 수학식 1에 따른 힘에 의해서, 상기 전자석(110)을 통과하는 이온들 중에서 일정한 반경의 궤도로 휘어지는 이온만이 상기 질량 분석기(100)를 통과할 수 있고, 나머지는 상기 질량 분석기(100)에서 걸러지게 된다.In this case, R denotes a radius of the orbit where the ions are bent under the force of the magnetic field, as indicated by reference numeral 155. In addition, B represents the force of the magnetic field expressed by the electromagnet 110, V represents the extraction voltage applied, M represents the mass of ions extracted. q means the number of charges. By the force according to Equation 1, only the ions bent through a constant radius of the ions passing through the electromagnet 110 can pass through the mass spectrometer 100, the rest of the mass spectrometer 100 Will be filtered out.

또한, 요구되는 이온을 추출하기 위해서 인가되어야할 전류의 크기는 다음의 수학식 2에 따라 구해진다.In addition, the magnitude of the current to be applied to extract the required ions is obtained according to the following equation (2).

이때, 상기 전류 I의 단위는 암페어(ampere;A)이다. 예를 들어, 40KeV의 추출전압에서 31P+이온을 추출하기 위해서는 대략 56.3A의 전류가 요구된다. 또한, 31P++이온을 추출하기 위해서는 39.8A의 전류가 요구된다. 더하여, 31P+++이온을 추출하기 위해서는 32.5A의 전류가 요구된다. 본 발명에서는 상기 트리그 발생 장치(170)에서, 연속적으로 상기한 바와 같은 전류 크기의 전류들을 상기 전자석(110)에 공급하도록 상기 전원 공급기(130)에 트리그 신호를 발생시킨다. 따라서, 상기 트리그 신호에 의해서 상기 전원 공급기(130)는, 참조부호 120에 도시한 바와 같은 전류 파형을 상기 전자석(110)에 공급한다. 즉, 둘 이상의 전류 크기를 가지는 전류 파형, 예컨대 일정 시간 소정의 전류 크기로 유지된 후, 상기 소정의 전류 크기와 다른 전류 크기로 유지되는 형태의 전류 파형을 상기 전자석(110)에 다중 공급한다.In this case, the unit of the current I is ampere (A). For example, a current of approximately 56.3 A is required to extract 31 P + ions at an extraction voltage of 40 KeV. In addition, a current of 39.8A is required to extract 31P ++ ions. In addition, 32.5A of current is required to extract 31P +++ ions. In the present invention, the trig generating device 170 generates a trig signal to the power supply 130 so as to continuously supply the current of the current magnitude as described above to the electromagnet 110. Therefore, the power supply 130 supplies the current waveform as shown by reference numeral 120 to the electromagnet 110 by the trig signal. That is, a current waveform having two or more current magnitudes, for example, is maintained at a predetermined current magnitude for a predetermined time, and then multiplely supplied to the electromagnet 110 a current waveform having a shape that is maintained at a current magnitude different from the predetermined current magnitude.

예를 들어, 참조 부호 120에 도시한 바와 같이 반도체 기판(800)에 이온이 주입되는 시간T에 따라, 먼저, 시간 t동안에 56.3A의 전류를 공급하고, t´동안에 39.8A의 전류를 공급하며, t˝동안에 32.5A의 전류를 공급한다. 각각의 전류 크기를 가지는 전류는 상기 트리그 발생 장치(170)에 의해서 분기되어 공급된다. 이와 같이 하면, 상기 전체 이온 주입 시간T 동안에서, 시간 t동안에는 궤도 반경이 대략 0.885인 31P+이온이, 시간 t´동안에는 궤도 반경이 대략 0.885인 31P++이온이, 시간 t˝동안에는 궤도 반경이 대략 0.885인 31P+++이온이 추출된다. 즉, 각기 다른 전하를 가지는 동일한 원소의 이온들이 상기 질량 분석기(100)에 의해서 동시에 추출된다.For example, according to the time T at which ions are implanted into the semiconductor substrate 800 as shown by reference numeral 120, first, a current of 56.3 A is supplied during a time t, and a current of 39.8 A is supplied during a t '. , 32.5A current during t˝. Currents having respective current magnitudes are supplied branched by the trig generating device 170. According to this, in the above during the entire ion implantation time T, time 31P + ions orbiting radius is about 0.885 while this t, the time t'31P ++ ion orbital radius is about 0.885 long, time orbiting radius while the t˝ Approximately 0.885 31P +++ ions are extracted. In other words, ions of the same element having different charges are simultaneously extracted by the mass spectrometer 100.

이와 같이 추출된 이온들의 빔은 이후 가속되어 반도체 기판(800)에 주입된다. 이때, 상기 이온들은 전하의 수는 각기 다르므로, 상기 이온들이 가속될 때, 가속되는 에너지가 틀리게 된다. 즉, 전하량과 에너지는 E=qeV(E;에너지, q;전하량 V;전위)의 관계를 가지므로, 삼중 전하 이온은 단일 전하 이온에 비해 세배의 에너지를 가지며, 이중 전하 이온은 단일 전하 이온에 비해 두 배의 에너지를 가지게 된다. 예컨대, 상기 단일 전하 이온으로 31P+이온을 이용하는 상기한 예에서는, 대략 40KeV의 에너지로 주입되지만, 이중 전하 이온인 31P++이온은 대략 80KeV의 에너지로 주입되고, 삼중 전하 이온인 31P+++이온은 대략 120KeV의 에너지로 주입된다. 따라서, 상기 이온들이 반도체 기판(800)에 주입되는 깊이는 서로 달라지게 된다.The beam of ions thus extracted is then accelerated and injected into the semiconductor substrate 800. In this case, since the ions have different numbers of charges, the accelerated energy is different when the ions are accelerated. That is, since the charge amount and the energy have a relationship of E = qeV (E; energy, q; charge amount V; potential), the triple charge ions have three times as much energy as the single charge ions, and the double charge ions You will have twice as much energy. For example, in the above example using 31P + ions as the single charge ion, while implanting with energy of approximately 40KeV, 31P ++ ions, which are double charge ions, are implanted with energy of approximately 80KeV, and 31P +++ , which are triple charge ions Ions are implanted at an energy of approximately 120 KeV. Therefore, depths of the ions injected into the semiconductor substrate 800 are different from each other.

이와 같이 다중 전하를 가지는 이온들을 동시에 이온 주입함으로써, 도 5에 도시한 바와 같은 주입된 깊이에 따른 농도 프로파일을 얻을 수 있다. 이때, 단일 전하 이온에 의한 이온 농도 프로파일의 정점은 참조 부호 D로 도시되며, 이중 전하 이온에 의한 이온 농도 프로파일의 정점은 참조 부호 E로 도시되고, 삼중 전하 이온에 의한 이온 농도 프로파일의 정점은 참조 부호 F로 도시된다. 이와 같이 세 정점의 곡선이 중복되어 이온 주입 직후의 농도 프로파일G가 형성된다. 따라서, 후속의 열처리에 의한 열적 평형의 도달이 용이하게 진행될 수 있어, 참조 부호H와 같은 이온 농도 프로파일을 구현할 수 있다. 즉, 깊이에 따라 균일한 이온 농도를 가지는 농도 프로파일을 구현할 수 있다. 이에 따라, 형성되는 트랜지스터의 전기적 특성에 있어서의 신뢰성이 보다 더 확보된다.By simultaneously ion implanting ions having multiple charges, a concentration profile according to the implanted depth as shown in FIG. 5 can be obtained. At this time, the peak of the ion concentration profile by the single charge ion is shown by reference D, the peak of the ion concentration profile by the double charge ion is shown by reference E, and the peak of the ion concentration profile by the triple charge ion is referenced by It is shown by the symbol F. In this manner, the curves of the three peaks overlap to form the concentration profile G immediately after the ion implantation. Therefore, the attainment of the thermal equilibrium by the subsequent heat treatment can be easily proceeded, so that an ion concentration profile such as reference numeral H can be realized. That is, it is possible to implement a concentration profile having a uniform ion concentration according to the depth. As a result, reliability in electrical characteristics of the formed transistor is further secured.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

상술한 본 발명에 따르면, 동일한 원소의 다중 전하 이온들을 동시에 추출하여 반도체 기판에 이온 주입함으로써, 상기 주입되는 이온들은 상기 이온들의 각기 다른 전하량에 의해서, 다른 크기로 가속된다. 따라서, 상기 주입되는 이온들의 에너지는 그 전하량에 따라 다르므로, 그 주입되는 깊이 또한 달라지게 된다. 따라서, 반도체 기판에 주입되는 이온들의 깊이에 따른 농도 프로파일을 보다 균일하게 구현할 수 있다. 즉, 깊이에 따라 일정한 농도를 가지도록 이온을 반도체 기판에 주입할 수 있다. 이에 따라, 형성되는 트랜지스터의 전기적 특성에 있어서의 보다 높은 신뢰성을 구현할 수 있다.According to the present invention described above, by simultaneously extracting multiple charge ions of the same element and ion implantation into the semiconductor substrate, the implanted ions are accelerated to different sizes by different charge amounts of the ions. Therefore, since the energy of the implanted ions is dependent on the amount of charge, the implanted depth is also changed. Therefore, the concentration profile according to the depth of the ions implanted in the semiconductor substrate can be more uniformly implemented. That is, ions can be implanted into the semiconductor substrate to have a constant concentration depending on the depth. As a result, higher reliability in electrical characteristics of the formed transistor can be realized.

Claims (4)

이온들을 발생시키는 이온 발생기;An ion generator for generating ions; 전자석 및 상기 전자석에 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하는 수단을 가지며, 상기 발생된 이온들 중에서 다중 전하를 가진 동일한 원소의 이온들을 동시에 추출하는 질량 분석기; 및A mass spectrometer having means for multiplely supplying an electromagnet and a current waveform having two or more current magnitudes to the electromagnet, wherein the mass spectrometer simultaneously extracts ions of the same element having multiple charges among the generated ions; And 상기 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 이온 주입기.And means for scanning the extracted ions onto a semiconductor substrate. 제1항에 있어서, 상기 전류 파형을 다중 공급하는 수단은2. The apparatus of claim 1, wherein the means for multifeeding the current waveform is 상기 전자석에 전류를 공급하는 전원 공급기; 및A power supply for supplying current to the electromagnet; And 상기 전원 공급기가 둘 이상의 전류 크기를 갖는 전류 파형을 다중 공급하도록 트리그하는 트리그 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 이온 주입기.And a trig generator configured to trig the power supply to supply multiple current waveforms having two or more current magnitudes. 제1항에 있어서, 상기 전류 파형은 일정 시간 소정의 전류 크기로 유지된 후, 상기 소정의 전류 크기와 다른 전류 크기로 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 이온 주입기.The ion implanter of claim 1, wherein the current waveform is maintained at a predetermined current magnitude for a predetermined time, and then at a current magnitude different from the predetermined current magnitude. 제1항에 있어서, 상기 추출된 이온들을 반도체 기판에 주사하는 수단은The device of claim 1, wherein the means for scanning the extracted ions into a semiconductor substrate comprises: 상기 추출된 이온들을 집속시키는 자석 렌즈; 및A magnetic lens for focusing the extracted ions; And 상기 이온을 가속하는 가속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 이온 주입기.And an accelerator for accelerating the ions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100821354B1 (en) * 2007-02-22 2008-04-11 한국원자력연구원 Ion beam uniform irradiation device and irradiation method using electromagnet

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

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Patent event code: PA01091R01D

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Patent event date: 19970930

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