【講演主旨】

　半導体デバイスへの不純物導入はそのデバイスの機能・性能を左右する極めて重要な技術である。MOS ICは微細化することによりその性能、集積度を高められる。特に、先端の微細化されたMOS LSIでは複雑な不純物領域を持つ構造となっており、それには、精度の高い不純物層形成が重要である。
  本セミナーでは、不純物のイオン注入と、その不純物を活性化させるためのアニール技術について、MOS ICの微細化との関連を中心として解説する。イオン注入技術ではその原理と装置の構造、およびMOS ICの微細化に対応する、精度の高い不純物層形成のためのイオン注入技術の課題とその対策を示す。アニール技術ではMOS ICの微細化に対応するアニールの手法、イオン注入によって導入されるSi結晶欠陥のアニールによる回復の過程を解説する。MOS IC以外のデバイス作製のためのイオン注入技術についても簡単に紹介する。

【プログラム】

1．CMOS ICの微細化
　1.1　MOSトランジスタの微細化とその構造変化に対応するイオン注入技術
　1.2　MOS ICの高性能化、高機能化、高集積化と特性最適化のための構造とイオン注入技術
　 　　　・チャネル注入、デゥアルゲート構造、LDD構造、Deep Well構造
　1.3　MOS IC高信頼化のための構造とイオン注入技術
　 　　　・LDD構造、Twin Well構造、Deep Well構造
　1.4　微細化に伴う課題克服のための構造とイオン注入技術（主に短チャネル効果とその対策）
　 　　　・浅いソースドレイン、パンチスルーストッパー、エクステンション構造
　 　　　・ハロー（ポケット）構造、Retrogradeチャネル構造
　 　　　・短チャネル効果を回避するトランジスタ構造（FinFET、Nanosheet Tr）

2．イオン注入技術
　2.1　イオン注入の原理と装置構造
　 　　　・高電流注入装置、中電流注入装置、高エネルギー注入装置、プラズマドープ装置
　2.2　CMOS ICでのイオン注入の適用
　 　　　・イオン注入領域と注入装置の種類
　 　　　・イオン注入領域と注入条件
　2.3　イオン注入に伴う問題と対策
　 　　　・イオンビーム精度、チャネリング、チャージアップ、ビームBrow up、金属汚染、
　 　　　・注入損傷

3．アニール技術
　3.1　アニール手法
　 　　　・電気炉アニール
　 　　　・高温短時間アニール(Rapid Thermal Anneal : RTA)
　 　　　・フラッシュランプアニール
　 　　　・レーザーアニール
　3.2　注入不純物の活性化過程
　3.3　結晶の回復と2次欠陥の生成、展開
　3.4　光アニール技術の課題

4．その他のイオン注入技術とアニール技術
　4.1　CMOSイメージセンサー、パワーデバイス
　4.2　Ⅲ‐Ⅴ属化合物半導体デバイス、SiCデバイス

5．イオン注入に関連する解析技術
　5.1　イオン注入量モニター
　5.2　不純物濃度分布解析
　5.3　キャリアの濃度分布解析
　5.4　結晶性解析
　5.5　汚染物質解析

【質疑応答】

【キーワード】

MOS IC, 微細化、高性能化、高集積化、短チャネリング効果、ヂュアルゲート、LDD、パンチスルーストップ、エクステンション、ポケット注入、ハロー、ウェル、レトログレードチャネル、イオン注入、イオンビーム精度、チャネリング、チャージアップ、ビームBrow up、金属汚染、注入損傷、活性化アニール、Furnaceアニール、RTA(Rapid Thermal Anneal)、Flash Lampアニール、レーザーアニール、結晶性回復、遷移増速拡散、化合物半導体、GaSa、SiC、FinFET、 Nanosheet Tr、GAA、解析技術、Dose Monitor、SIMS(2次イオン質量分析）、RBS(Rutherford Back Scattering)

【講演のポイント】
　現在、AI (Artificial Intelligence) が世界を騒がせている。このAIは膨大なMemory のデータとLogic LSIによるDeep Learningにより達成されている。そして、これらはMOS Trによって構成されており。そのMOS Trとそれを集積したCMOS ICでは微細化してゆく事により、その性能、集積度が高められる。微細化のためにはLithography技術と共に不純物を導入する技術が極めて重要となっている。
　不純物領域をどのように形成するかによって、そのデバイスの機能はもとより、その性能が決定される。CMOS ICを微細化してゆく際には短チャネル効果などの課題が出現するがそれの対策として次第にMOS Trの構造が複雑になり、そのためにIon注入技術に多くの要求がもたらされた、Ion注入技術を発展させることによりその課題を解決してきた。
　この講義では、MOS Trの高性能化と微細化に伴う課題とそのためのIon注入技術と注入Ionの活性化のための熱処理(アニール)技術の発展を説明する。
また。GaAs, SiCなどのデバイス作製ためのIon注入技術についても触れ、更にIon注入技術にとって重要となる解析技術についても説明する。
　近年ではTrを立体形状にすることにより、短チャネル効果を回避するようになってきているが、FinFET, GAA Trなどの作製の際のIon注入技術についても触れる。
　この講義は、Ion注入技術を全体として理解するのに適切であると考えている。

【習得できる知識】

・MOS IC作製のためのイオン注入技術の詳細と課題。
・微細CMOSのイオン注入技術に対する要求
・イオン注入により破壊された結晶を回復させるアニールの手法
・アニールによる結晶回復に関する知識
・MOS IC以外のデバイスへのイオン注入技術の適用