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ウェーハへのダメージ低減とは？課題と対策・製品を解説
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イオン注入におけるウェーハへのダメージ低減とは？
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当社では創立当初より、サイクロトロンをはじめとする各種加速器を用いた
放射線利用技術の活用を広めるため、数々の開発や試験を繰り返してきました。
その結果、幅広い分野のお客様に、放射線を利用したさまざまなサービスを
提供しています。
『イオンビーム利用サービス』では、サイクロトロン、バンデグラフといった
加速器を保有し、イオンビームを活用したさまざまなサービスを展開しています。
【サービスメニュー】
■半導体ウエハへのイオン照射（IIS）
■中性子ラジオグラフィ撮影（NRT）
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
【放射線利用事業】イオンビーム利用サービス
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イオン注入におけるウェーハへのダメージ低減
イオン注入におけるウェーハへのダメージ低減とは？
半導体製造プロセスにおけるイオン注入は、ウェーハに特定の不純物イオンを高速で打ち込むことで電気的特性を改変する重要な工程です。しかし、このプロセスはウェーハ表面や結晶構造にダメージを与える可能性があり、デバイス性能の低下や歩留まりの悪化を招きます。そのため、ダメージを最小限に抑える技術が不可欠となっています。
課題
結晶損傷の発生
高エネルギーのイオンがウェーハに衝突することで、結晶格子が破壊され、欠陥が発生します。これがデバイスのリーク電流増加や移動度低下の原因となります。
アニールプロセスの負担増
イオン注入で生じたダメージを回復させるための熱処理（アニール）は、高温・長時間が必要となり、ウェーハへの熱的ストレスや他の層への影響を引き起こす可能性があります。
表面層の劣化
イオン注入はウェーハ表面近傍に影響を与えるため、表面粗さの増大や意図しない化学的変化が生じ、後工程でのプロセス整合性を損なうことがあります。
低ドーズ量注入時のばらつき
微細なデバイス構造では、非常に低いドーズ量でのイオン注入が求められますが、この際にダメージ制御が難しく、均一性の確保が課題となります。
対策
低エネルギー・低ドーズ量注入
イオンのエネルギーと注入量を最適化することで、ウェーハへのダメージを物理的に低減します。特に、低ドーズ量注入ではこのアプローチが重要です。
アニールプロセスの改良
短時間・低温でダメージ回復を促進する新しいアニール技術（例：レーザーアニール、急速熱アニール）を導入し、ウェーハへの熱的負荷を軽減します。
保護膜の利用
イオン注入前にウェーハ表面に保護膜を形成することで、イオンの直接的な衝突によるダメージを軽減し、表面層の劣化を防ぎます。
イオン源・加速器の最適化
イオンの均一な供給や、より精密なエネルギー制御が可能なイオン源や加速器システムを採用し、注入プロセスの安定性とダメージ低減を両立させます。
対策に役立つ製品例
低ダメージ型イオン注入装置
独自のイオン光学系やビーム制御技術により、ウェーハへのダメージを最小限に抑えつつ、高精度なイオン注入を実現する装置です。
高効率アニールシステム
短時間かつ均一な加熱により、イオン注入で生じた結晶損傷を効率的に回復させ、ウェーハへの熱的ストレスを低減する装置です。
特殊保護膜形成材料
イオン注入時のウェーハ表面を効果的に保護し、ダメージの発生を抑制する、後工程への影響が少ない材料です。
プロセスシミュレーションソフトウェア
イオン注入条件とウェーハへのダメージの関係を詳細に解析し、最適な注入パラメータや保護膜設計を事前に検討できるソフトウェアです。
