特表 2024-501365 エネルギーフィルタと、エネルギーフィルタの少なくとも一部に重なるための支持要素とを伴うイオン注入デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-11

(54)【発明の名称】エネルギーフィルタと、エネルギーフィルタの少なくとも一部に重なるための支持要素とを伴うイオン注入デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/265 20060101AFI20231228BHJP

【ＦＩ】

H01L21/265 603B

H01L21/265 603Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023561425

(86)(22)【出願日】2021-12-07

(85)【翻訳文提出日】2023-08-14

(86)【国際出願番号】 EP2021084474

(87)【国際公開番号】W WO2022128594

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】LU102300

(32)【優先日】2020-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】LU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523231510

【氏名又は名称】エムイー２－ファクトリー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】コンスタンティン・コサト

(72)【発明者】

【氏名】フロリアン・クリッペンドルフ

(57)【要約】

少なくとも１つのフィルタ層（３２）を伴うエネルギーフィルタ（２５）と、エネルギーフィルタ（２５）を支持するための少なくとも１つの支持要素（３０）であって、エネルギーフィルタ（２５）の少なくとも一部に重なる少なくとも１つの支持要素（３０）とを備えるイオン注入デバイス（２０）が提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのフィルタ層（３２）を伴うエネルギーフィルタ（２５）と、
前記エネルギーフィルタ（２５）を支持するための少なくとも１つの支持要素（３０）であって、前記エネルギーフィルタ（２５）の少なくとも一部に重なる少なくとも１つの支持要素（３０）と
を備えるイオン注入デバイス（２０）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は裏面支持要素である、請求項１に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は表面支持要素である、請求項１に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は少なくとも１つの支持層（３１）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は第１の高さ（ｈ_ｓｕｐｐ）を有し、前記エネルギーフィルタ（２５）は最大高さ（ｈ_ｍａｘ）を有し、前記少なくとも１つの支持要素（３０）の前記第１の高さ（ｈ_ｓｕｐｐ）は前記エネルギーフィルタ（２５）の前記最大高さ（ｈ_ｍａｘ）と少なくとも同じである、請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は第１の幅（ｄ_ｓｕｐｐ）を有し、前記エネルギーフィルタ（２５）は最小幅（ｄ_ｍｉｎ）を有し、前記少なくとも１つの支持要素（３０）の前記第１の幅（ｄ_ｓｕｐｐ）は前記エネルギーフィルタ（２５）の前記最小幅（ｄ_ｍｉｎ）と少なくとも同じである、請求項１から５のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項7】

前記エネルギーフィルタ（２５）の前記最小幅（ｄ_ｍｉｎ）は±０．３μｍ、±０．５μｍ、または±０．８μｍである、請求項６に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）の前記第１の幅（ｄ_ｓｕｐｐ）は、前記エネルギーフィルタ（２５）の前記最小幅（ｄ_ｍｉｎ）より少なくとも１０％、２０％、または５０％大きい、請求項６または７に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）の前記第１の幅（ｄ_ｓｕｐｐ）は、前記エネルギーフィルタ（２５）の前記最小幅（ｄ_ｍｉｎ）より少なくとも２倍、５倍、または１０倍大きい、請求項６または７に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項10】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は炭化ケイ素で作られる、請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は前記エネルギーフィルタ（２５）と同じ材料で作られる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項12】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は前記エネルギーフィルタ（２５）と異なる材料で作られる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項13】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は前記エネルギーフィルタ（２５）の最大吸収能力以上の吸収能力を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のイオン注入デバイス（２０）。

【請求項14】

第１の配向を伴う第１のエネルギーフィルタ（１２５）と、
第２の配向を伴う第２のエネルギーフィルタ（２２５）と、
前記第１および第２のエネルギーフィルタ（１２５、２２５）を支持するための少なくとも１つの支持要素（３０）であって、前記少なくとも１つの支持要素（３０）は、前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）の少なくとも一部および前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）の少なくとも一部に重なり、前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）の前記第１の配向は前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）の前記第２の配向と異なる、少なくとも１つの支持要素（３０）と
を備えるイオン注入デバイス（１２０）。

【請求項15】

前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）および前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）は、正方形の複合配置、長方形の複合配置、六角形の複合配置、または交差網の複合配置のうちの１つで配置される、請求項１４に記載のイオン注入デバイス（１２０）。

【請求項16】

前記少なくとも１つの支持要素（３０）は、前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）および前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）の最大吸収能力以上の吸収能力を有する、請求項１４または１５に記載のイオン注入デバイス（１２０）。

【請求項17】

イオン注入デバイス（２０）を製造するための方法（３００）であって、
エネルギーフィルタ（２５）に少なくとも１つのフィルタ層（３２）を提供するステップ（３０１）と、
少なくとも１つの支持要素（３０）を提供するステップ（３０２）と、
前記少なくとも１つの支持要素（３０）によって前記エネルギーフィルタ（２５）を支持するステップ（３０３）と、
前記少なくとも１つの支持要素（３０）によって前記エネルギーフィルタ（２５）の少なくとも一部を重ねるステップ（３０４）と
を含む方法（３００）。

【請求項18】

イオン注入デバイス（１２０）を製造するための方法（４００）であって、
第１のエネルギーフィルタ（１２５）を提供するステップ（４０１）と、
前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）を第１の配向で配向するステップ（４０２）と、
第２のエネルギーフィルタ（２２５）を提供するステップ（４０３）と、
前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）を、前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）の前記第１の配向と異なる第２の配向で配向するステップ（４０４）と、
前記少なくとも１つの支持要素（３０）によって前記第１および第２のエネルギーフィルタ（１２５、２２５）を支持するステップ（４０５）と、
前記少なくとも１つの支持要素（３０）によって前記第１のエネルギーフィルタ（１２５）の少なくとも一部と前記第２のエネルギーフィルタ（２２５）の少なくとも一部とを重ねるステップ（４０６）と
を含む方法（４００）。

【請求項19】

請求項１または１４に記載のイオン注入デバイス（２０、１２０）を製造するための方法（３００、４００）の、スクリーン印刷、多層処理、リソグラフィパターン形成処理、およびエッチング処理の順序のうちの１つでの使用。

【請求項20】

イオン注入デバイス（２０、１２０）を製造するための方法（５００）であって、
シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップ（５０１）であって、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップ（５０１）と、
湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、前記ＳＯＩウェーハの前記第１の表面および前記第２の表面に適用するステップ（５０２）と、
第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、前記第１の表面および前記第２の表面に前記第１のマスク材料層および前記第２のマスク材料層のパターン形成をするステップ（５０３）と、
前記マスク材料層のパターン形成の後に前記第１の表面および前記第２の表面を洗浄するステップ（５０４）と、
ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して前記第１の表面または前記第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップ（５０５）と、
ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して前記第１の表面または前記第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップ（５０６）と、
エッチングが前記ＢＯＸ層において止められるように、前記第１の表面および前記第２の表面を湿式化学エッチングするステップ（５０７）と、
前記ＢＯＸ層を除去するステップ（５０８）と、
前記第１の表面および前記第２の表面における前記マスク層を除去するステップ（５０９）と
を含む方法（５００）。

【請求項21】

エッチングを防止するために第１の保護層を前記第１の表面または前記第２の表面に適用するステップを含む、請求項２０に記載の方法（５００）。

【請求項22】

前記第１の表面または前記第２の表面のエッチングを防止するために第２の保護層を前記第１の表面または前記第２の表面に適用するステップを含む、請求項２０または２１に記載の方法（５００）。

【請求項23】

イオン注入デバイス（２０、１２０）を製造するための方法（６００）であって、
体積材料スラブを提供するステップ（６０１）であって、前記体積材料スラブの厚さは、少なくとも１つの支持要素（３０）の高さ（ｈ_ｓｕｐｐ）のもので少なくともある、ステップ（６０１）と、
レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより前記材料を連続的に除去するステップ（６０２）であって、前記除去は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、前記連続的な除去は、エネルギーフィルタ構造（２５、１２５、２２５）および少なくとも１つの支持要素（３０）の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップ（６０２）と
を含む方法（６００）。

【請求項24】

イオン注入デバイス（２０、１２０）を製造するための方法（７００）であって、
基板または基層を提供するステップ（７０１）と、
第１の支持層（３１）および第１のフィルタ層（３２）を堆積させるステップ（７０２）と、
レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングのような適切なエッチング技術を使用して、前記第１の支持層（３１）および前記第１のフィルタ層（３２）のパターン形成をするステップ（７０３）と、
前記第１の支持層（３１）および前記第１のフィルタ層（３２）の多重を連続的に堆積させ（７０２）、パターン形成をする（７０３）ステップと、
前記基板または前記基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップ（７０４）と
を含む方法（７００）。

【請求項25】

イオン注入デバイス（２０、１２０）を製造するための方法（８００）であって、
エネルギーフィルタ（２５、１２５、２２５）、および少なくとも１つの支持要素（３０）の分離構造を提供するステップ（８０１）と、
前記エネルギーフィルタ（２５、１２５、２２５）と前記少なくとも１つの支持要素（３０）との間における永久的で熱機械的に安定な連結を達成するために、ボンディング層または接着層を適用するステップ（８０２）と
を含む方法（８００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギーフィルタと、エネルギーフィルタに重なる支持要素とを備えるイオン注入デバイスに関する。本発明は、異なる配向を有する第１のエネルギーフィルタおよび第２のエネルギーフィルタと、第１のエネルギーフィルタおよび第２のエネルギーフィルタに重なる支持要素とを備えるイオン注入デバイスにも関する。本発明は、このような注入デバイスを製造するための方法にさらに関する。

【背景技術】

【0002】

イオン注入は、半導体材料または光学材料などの材料におけるドーピングまたは欠陥プロファイルの生成を、数ナノメートルから数十マイクロメートルまでの深さ範囲における所定の深さプロファイルで達成するための方法である。このような半導体材料の例には、限定されることはないが、ケイ素、炭化ケイ素、および窒化ガリウムがある。このような光学材料の例には、限定されることはないが、ＬｉＮｂＯ_３、ガラス、およびＰＭＭＡがある。

【0003】

単一エネルギーイオン照射によって得られるドーピング濃度ピークもしくは欠陥濃度ピークの深さ分布より広い深さ分布を有するイオン注入によって深さプロファイルを生成する必要性、または、１つもしくはいくつかの単純な単一エネルギー注入によっては生成できないドーピング深さプロファイルもしくは欠陥深さプロファイルを生成する必要性がある。ドーピング濃度ピークは、しばしば、ガウス分布によって、または、より正確にはピアソン分布によって、おおよそ表現することができる。しかしながら、特に、いわゆるチャネリング効果が結晶材料に存在する場合、このような分布からの逸脱もある。単一エネルギーイオンビームが微細構造化エネルギーフィルタ要素を通過するときに単一エネルギーイオンビームのエネルギーが変更される構造化エネルギーフィルタを使用して深さプロファイルを生成するための先行技術の方法が、知られている。結果的に生じるエネルギー分布は、標的材料において深さプロファイルイオンの作成をもたらす。これは、例えば、欧州特許００１４５１６Ｂ１（Ｂａｒｔｋｏ）に記載されている。

【0004】

このようなイオン注入デバイス２０の例が図１に示されており、この例では、イオンビーム１０が構造化エネルギーフィルタ２５に衝突する。イオンビーム発生源５は、サイクロトロン、高周波線形加速器、静電タンデム加速器、またはシングルエンド静電加速器とすることもできる。他の態様では、イオンビーム発生源５のエネルギーは、０．５ＭｅＶ／核子から３．０ＭｅＶ／核子の間、または好ましくは１．０ＭｅＶ／核子から２．０ＭｅＶ／核子の間である。ある特定の実施形態では、イオンビーム発生源は、１．３ＭｅＶ／核子から１．７ＭｅＶ／核子の間のエネルギーでイオンビーム１０を生成する。イオンビーム１０の総エネルギーは、１ＭｅＶから５０ＭｅＶの間であり、ある好ましい態様では４ＭｅＶから４０ＭｅＶの間であり、好ましい態様では８ＭｅＶから３０ＭｅＶの間である。イオンビーム１０の周波数は、例えば３Ｈｚから５００Ｈｚの間といった、１Ｈｚから２ｋＨｚの間とでき、ある態様では７Ｈｚから２００Ｈｚの間とできる。イオンビーム１０は連続イオンビーム１０であってもよい。イオンビーム１０におけるイオンの例には、限定されることはないが、アルミニウム、窒素、水素、ヘリウム、ホウ素、リン、炭素、ヒ素、およびバナジウムがある。

【0005】

図１において、エネルギーフィルタ２５が、右手側における三角形の断面形態を有する膜から作られることが分かるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、他の断面形態が使用できる。上方のイオンビーム１０－１がエネルギーフィルタ２５を通過するのに通る領域２５_ｍｉｎが、エネルギーフィルタ２５の膜の最小の厚さを有するため、上方のイオンビーム１０－１は、エネルギーにおける低減がほとんどなく、エネルギーフィルタ２５を通過する。別の言い方をすれば、左手側における上方のイオンビーム１０－１のエネルギーがＥ１である場合、（膜におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす膜の阻止能による小さいエネルギー損失により）上方のイオンビーム１０－１のエネルギーは右手側において実質的に同じ値Ｅ１を有することになる。

【0006】

一方で、下方のイオンビーム１０－２は、エネルギーフィルタ２５の膜がその最も厚いところである領域２５_ｍａｘを通過する。左手側における下方のイオンビーム１０－２のエネルギーＥ２は、実質的にエネルギーフィルタ２５によって吸収され、したがって、右手側における下方のイオンビーム１０－２のエネルギーは低減され、上方のイオンビームのエネルギーより小さく、つまり、Ｅ１＞Ｅ２である。その結果、より大きなエネルギーの上方のイオンビーム１０－１が、より小さいエネルギーの下方のイオンビーム１０－２に対して、基板材料３０においてより大きい深さへ浸透することができることになってしまう。これは、ウェーハの一部である基板材料３０において、差異のある深さプロファイルをもたらしてしまう。

【0007】

この深さプロファイルは、図１の右手側に示されている。実線の矩形の領域は、イオンが深さｄ１とｄ２との間の深さで基板材料に浸透することを示している。しかしながら、水平のプロファイルの形は特別な場合であり、これは、例えば、すべてのエネルギーが幾何学的に等しいと見なされる場合で、エネルギーフィルタおよび基板の材料が同じである場合に得られる。ガウス曲線は、エネルギーフィルタ２５がなく、ｄ３の深さにおいて最大値を有するおおよその深さプロファイルを示している。イオンビーム１０－１のエネルギーの一部がエネルギーフィルタ２５において吸収されるため、深さｄ３が深さｄ２より大きいことは、理解されるものである。

【0008】

先行技術において、エネルギーフィルタ２５の製作について知られているいくつかの原理がある。典型的には、エネルギーフィルタ２５は、図１から知られている三角形の断面パターンなどの所望のパターンを生成するために、エッチングされたエネルギーフィルタ２５の表面を伴うバルク材料から作られる。ドイツ特許ＤＥ１０２０１６１０６１１９Ｂ４（Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆ）には、異なるイオンビームエネルギー低減特性を有する材料の層から製造されるエネルギーフィルタが記載されている。Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆの特許出願に記載されているエネルギーフィルタから生じる深さプロファイルは、材料の層の構造にも表面の構造にも依存する。

【0009】

さらなる構造の原理が、本出願者の同時継続出願ＤＥ１０２０１９１２０６２３．５に示されており、エネルギーフィルタは、鉛直の壁によって一体に連結される離間された微細構造化層を備える。

【0010】

エネルギーフィルタ２５を通じて吸収され得るイオンビーム１０からの最大出力は、３つの因子、すなわち、エネルギーフィルタ２５の効果的な冷却機構と、エネルギーフィルタ２５が作られる膜の熱機械特性と、エネルギーフィルタ２５が作られる材料の選択とに依存する。典型的なイオン注入過程では、出力の約５０％がエネルギーフィルタ２５において吸収されるが、これは、処理条件およびフィルタ形状に依存して８０％まで上昇することができる。

【0011】

エネルギーフィルタの例が図２に示されており、エネルギーフィルタ２５は、フレーム２７に搭載された三角形の構造とされた膜から作られる。ある非限定的な例において、エネルギーフィルタ２５は、例えば、（最大で２００μｍまでで、典型的には２μｍから２０μｍの間の厚さの）ケイ素層２１とバルクケイ素２３（約４００μｍの厚さ）との間に挟まれる０．２～１μｍの厚さなどを有する絶縁層の二酸化ケイ素層２２を備えるシリコンオンインシュレータといった、単一品の材料から作ることができる。構造化膜は、例えば、ケイ素から作られるが、炭化ケイ素、他のケイ素もしくは炭素に基づく材料、またはセラミックから作ることもできる。

【0012】

イオンビーム１０についての所与のイオン電流のためのイオン注入過程におけるウェーハ処理量を最適化することで、イオンビーム１０を効率的に使用するために、エネルギーフィルタ２５の膜だけ照射し、膜が所定位置で保持されるフレーム２７を照射しないことが好ましい。実際には、フレーム２７の少なくとも一部もイオンビーム１０によって照射され、そのため加熱することになる可能性がある。実際、フレーム２７が完全に照射されることは可能である。エネルギーフィルタ２５を形成する膜が加熱されるが、膜が薄いため（つまり、２μｍから２０μｍの間であるが、最大２００μｍである）、非常に小さい熱伝導率を有する。膜は、大きさが２ｘ２ｃｍ^２から３５ｘ３５ｃｍ^２の間であり、標的のウェーハの大きさに対応する。膜とフレーム２７との間にはほとんど熱伝導がない。したがって、モノリシックなフレーム２７は膜の冷却に寄与せず、関連する膜のための唯一の冷却機構は、膜からの熱放射である。

【0013】

エネルギーフィルタ２５における膜の局所的な加熱が、エネルギーフィルタ２５を形成する膜の加熱された部分とフレームとの間の熱応力に加えて生じる。さらに、例えば、ビームの静電気もしくは機械的な走査、または、ビームに対するフィルタの機械的運動によるなど、膜の一部だけにおけるイオンビーム１０からのエネルギーの吸収による膜の局所的な加熱も、膜の中に熱応力をもたらし、機械的変形または膜への損傷をもたらす可能性がある。膜の加熱も、非常に短い時間の期間内、つまり、１秒未満で起こり、しばしばミリ秒の程度で起こる。冷却効果は、フィルタの隣接する領域またはより離れた領域が、瞬間的に照射された領域より低い温度を有するため、局所的な瞬間の放射の間または直後に起こる。問題は、熱の均等化を提供するための熱の伝導がほとんどないことである。この非均一な温度の分布が、パルス状イオンビーム１０および走査イオンビーム１０について特に顕著なことである。これらの温度勾配は、エネルギーフィルタ２５の膜が作られる材料の中に、欠陥、および分離相の形成をもたらす可能性があり、材料の予期しない改変さえもたらす可能性がある。

【0014】

以前は、問題は、イオン注入のすべての処理の局面（つまり、照射の前の時間、イオンビームによって膜を加熱する局面（局所的または全体）、実際の照射（局所的または全体）、イオンビームの除去の後の冷却局面（局所的または全体）、および注入処理の終了）において、引っ張り、および亀裂や脆性の増加などによる膜の損傷の関連する危険性が、より頻繁に起こる可能性があることであった。

【0015】

そのため、熱機械的に発生させられる応力、もしくは、混合相および欠陥クラスタの形成に対してより耐性があるように、つまり、亀裂および歪みがより良好に吸収されるように、または、処理の局面の間の同様の問題に対してより耐性があるように、注入デバイスにエネルギーフィルタを提供することが、本発明の目的である。「処理の局面」という前述の用語は、限定されることはないが、照射の前の時間（つまり、これはフィルタの取り扱い、輸送、設置などに主に言及している）、イオンビームによって膜を加熱する局面（局所的または全体）、膜の実際の照射（局所的または全体）、イオンビームの除去の後の冷却局面（局所的または全体）、および注入処理の終了を含む。

【0016】

そのため、エネルギーフィルタの機械的安定性および熱機械的安定性を向上させるために、注入デバイスのエネルギーフィルタを向上させる必要性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】欧州特許第００１４５１６号明細書

【特許文献2】独国特許出願公告第１０２０１６１０６１１９号明細書

【特許文献3】独国特許出願公開第１０２０１９１２０６２３号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つのフィルタ層を伴うエネルギーフィルタと、エネルギーフィルタを支持するための少なくとも１つの支持要素であって、エネルギーフィルタの少なくとも一部に重なる少なくとも１つの支持要素とを備える注入デバイスが提供される。

【0019】

イオン注入デバイスの一態様において、少なくとも１つの支持要素は裏面支持要素である。

【0020】

イオン注入デバイスの一態様において、少なくとも１つの支持要素は表面支持要素である。

【0021】

イオン注入デバイスの他の態様において、少なくとも１つの支持要素は第１の高さを有し、エネルギーフィルタは最大高さを有し、少なくとも１つの支持要素の第１の高さはエネルギーフィルタの最大高さと少なくとも同じである。

【0022】

イオン注入デバイスの一態様において、少なくとも１つの支持要素は第１の幅を有し、エネルギーフィルタは最小幅を有し、少なくとも１つの支持要素の第１の幅はエネルギーフィルタの最小幅と少なくとも同じである。エネルギーフィルタの最小幅は±０．３μｍ、±０．５μｍ、または±０．８μｍである。少なくとも１つの支持要素の第１の幅は、エネルギーフィルタの最小幅ｄ_ｍｉｎより少なくとも１０％、２０％、または５０％大きい。エネルギーフィルタの最小幅ｄ_ｍｉｎは、最も厚い位置において、２つの構造的なエネルギーフィルタ要素の間で技術的に必要とされる最小距離に言及している。少なくとも１つの支持要素の第１の幅は、エネルギーフィルタの最小幅ｄ_ｍｉｎより少なくとも２倍、５倍、または１０倍大きい。

【0023】

イオン注入デバイスの一態様において、少なくとも１つの支持要素は炭化ケイ素で作られる。少なくとも１つの支持要素はまた、エネルギーフィルタと同じ材料から作られてもよい、または、少なくとも１つの支持要素はエネルギーフィルタと異なる材料から作られてもよい。

【0024】

本発明の第２の態様によれば、第１のエネルギーフィルタと、第２のエネルギーフィルタと、少なくとも１つの支持要素とを備える注入デバイスが提供される。第１のエネルギーフィルタは第１の配向を有する。第２のエネルギーフィルタは第２の配向を有する。第１および第２のエネルギーフィルタを支持するための少なくとも１つの支持要素は、第１のエネルギーフィルタの少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタの少なくとも一部に重なり、第１のエネルギーフィルタの第１の配向は第２のエネルギーフィルタの第２の配向と異なる。

【0025】

イオン注入デバイスの一態様において、第１のエネルギーフィルタおよび第２のエネルギーフィルタは、正方形の複合配置、長方形の複合配置、六角形の複合配置、または交差網の複合配置のうちの１つで配置される。

【0026】

イオン注入デバイスの一態様において、少なくとも１つの支持要素はエネルギーフィルタの最大吸収能力以上の吸収能力を有する。完全に透明なエネルギーフィルタの支持要素は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、エネルギーフィルタにおける領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。

【0027】

本発明の第３の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、エネルギーフィルタに少なくとも１つのフィルタ層を提供するステップと、少なくとも１つの支持要素を提供するステップと、少なくとも１つの支持要素によってエネルギーフィルタを支持するステップと、少なくとも１つの支持要素によってエネルギーフィルタの少なくとも一部を重ねるステップとを含む方法が提供される。

【0028】

本発明の第４の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、第１のエネルギーフィルタを提供するステップと、第１のエネルギーフィルタを第１の配向で配向するステップと、第２のエネルギーフィルタを提供するステップと、第２のエネルギーフィルタを、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向で配向するステップと、少なくとも１つの支持要素によって第１および第２のエネルギーフィルタを支持するステップと、少なくとも１つの支持要素によってエネルギーフィルタの少なくとも一部を重ねるステップとを含む方法が提供される。

【0029】

さらなる態様において、第３または第４の態様のイオン注入デバイスを製造するための方法が、スクリーン印刷、多層処理、パターン形成処理、およびエッチング処理の順序のうちの１つで使用され得る。

【0030】

本発明の第５の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップであって、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップと、湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、ＳＯＩウェーハの第１の表面および第２の表面に適用するステップと、第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面および第２の表面に第１のマスク材料層および第２のマスク材料層のパターン形成をするステップと、マスク材料層のパターン形成の後に第１の表面および第２の表面を洗浄するステップと、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップと、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップと、エッチングがＢＯＸ層において止められるように、第１の表面または第２の表面を湿式化学エッチングをするステップと、ＢＯＸ層を除去するステップと、第１の表面および第２の表面におけるマスク層を除去するステップとを含む方法が提供される。

【0031】

方法の一態様において、第１の保護層が、エッチングを防止するために第１の表面または第２の表面に適用される。

【0032】

方法の１つのさらなる態様において、第２の保護層が、第１の表面または第２の表面のエッチングを防止するために第１の表面または第２の表面に適用される。

【0033】

本発明の第６の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、体積材料スラブを提供するステップであって、体積材料スラブの厚さは、少なくとも１つの支持要素の高さで少なくともある、ステップと、レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより材料を連続的に除去するステップであって、除去は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、連続的な除去は、エネルギーフィルタ構造および少なくとも１つの支持要素の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップとを含む方法が提供される。

【0034】

本発明の第７の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、基板または基層を提供するステップと、第１の支持層および第１のフィルタ層を堆積させるステップと、レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、第１の支持層および第１のフィルタ層のパターン形成をするステップと、第１の支持層および第１のフィルタ層の多重を連続的に堆積させ、パターン形成をするステップと、基板または基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップとを含む方法が提供される。

【0035】

本発明の第８の態様によれば、イオン注入デバイスを製造するための方法であって、エネルギーフィルタ、および少なくとも１つの支持要素の分離構造を提供するステップと、永久的で熱機械的に安定な連結を、エネルギーフィルタと少なくとも１つの支持要素との間で達成するために、ボンディング層または接着層を適用するステップとを含む方法が提供される。

【0036】

ここで、本発明が図に基づいて説明される。図に記載されている本発明の実施形態および態様が単なる例であり、請求の保護の範囲を何らかの形で限定することがないことは、理解されるものである。本発明は、請求項およびそれらの均等によって定められる。本発明のある態様または実施形態の特徴が、本発明の他の実施形態の異なる態様の図と組み合わせることができることは、理解されるものである。本発明は、本開示の一部としてのいくつかの例の以下の詳細な説明を、添付の図面の検討の下で読むとき、より明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】先行技術において知られているようなエネルギーフィルタを伴うイオン注入デバイスの原理の図である。

【図2】エネルギーフィルタを伴うイオン注入デバイスの構造の図である。

【図3】エネルギーフィルタと、エネルギーフィルタを支持するための少なくとも１つの支持要素とを伴う、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの断面図である。

【図4A】少なくとも１つの支持要素が裏面支持要素として設けられている、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの断面図である。

【図4B】少なくとも１つの支持要素が表面支持要素として設けられている、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの断面図である。

【図4C】支持要素の第１の高さがエネルギーフィルタの最大高さと少なくとも同じである、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの断面図である。

【図5A】エネルギーフィルタに対して角度のある配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの少なくとも１つの支持要素の上面図である。

【図5B】エネルギーフィルタに対して角度のある配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの少なくとも１つの支持要素の上面図である。

【図5C】エネルギーフィルタに対して角度のある配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの少なくとも１つの支持要素の上面図である。

【図5D】異なる配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図5E】異なる配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図6A】第１のエネルギーフィルタが第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタが、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図6B】第１のエネルギーフィルタが第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタが、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図6C】第１のエネルギーフィルタが第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタが、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図6D】第１のエネルギーフィルタが第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタが、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図6E】第１のエネルギーフィルタが第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタが、第１のエネルギーフィルタの第１の配向と異なる第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイスの上面図である。

【図7A】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【図7B】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【図7C】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【図7D】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【図7E】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【図7F】本発明による、注入デバイスを製造するための方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

ここで、本発明が図面に基づいて説明される。本明細書に記載されている本発明の実施形態および態様が単なる例であり、請求の保護の範囲を何らかの形で限定することがないことは、理解されるものである。本発明は、請求項およびそれらの均等によって定められる。本発明のある態様または実施形態の特徴が、本発明の異なる態様および／または実施形態の特徴と組み合わせることができることは、理解されるものである。本発明の目的は、本開示の目的のための例を用いて、本開示をその例に限定することなく、以下において完全に記載されている。例は、本発明の異なる態様を提起している。本技術の教示を実施するために、組み合わされたこれらの態様のすべてを実施することは必要とされない。むしろ、専門家は、賢明と思われ、対応する用途および実施に必要とされるそれらの態様を選択し組み合わせることになる。

【0039】

図３は、エネルギーフィルタ２５と、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部を支持するための少なくとも１つの支持要素３０とを伴う、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の断面図を示している。エネルギーフィルタ２５は、三角形の断面形態を有する膜から作られるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、他の断面形態が使用できる。

【0040】

少なくとも１つの支持要素３０は炭化ケイ素で作られるが、支持要素３０の材料は本発明の限定ではない。少なくとも１つの支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５と同じ材料、または、エネルギーフィルタ２５と異なる材料から作られ得る。ある非限定的な例において、エネルギーフィルタ２５は、例えば、（最大で２００μｍまでで、典型的には２μｍから２０μｍの間の厚さの）ケイ素層とバルクケイ素（約４００μｍ以上の厚さ）との間に挟まれる０．３～１．５μｍの厚さを有する絶縁層の二酸化ケイ素層を備えるシリコンオンインシュレータといった、単一品の材料から作ることができる。

【0041】

構造化膜は、例えば、ケイ素から作られるが、炭化ケイ素、もしくは他の炭素に基づく材料、またはセラミックから作ることもできる。エネルギーフィルタ２５は、膜の最小厚さを有する層厚さを伴う少なくとも１つのフィルタ層３２を有する。図３において見られるように、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なる。少なくとも１つの支持要素３０がエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なるとき、エネルギーフィルタ２５の機能性は、重なる領域において妨げられる。重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまりエネルギーフィルタ２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。そのため、重なる支持要素３０はエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクし、それによって、注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性が向上させられる。

【0042】

図４Ａは、少なくとも１つの支持要素３０が裏面支持要素として設けられている、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の断面図を示している。エネルギーフィルタ２５は、５つのフィルタ層３２を有する三角形の断面の形態を有する膜から、５つのフィルタ層３２の各々が膜の最小の厚さを伴う層厚さを有する状態で作られている。フィルタ層の量と、結果的にできる構造の形とは、本発明の限定ではない。図４Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０は複数の支持層３１を備える。図４Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０は６つの支持層３１を備えるが、層の量は本発明の限定ではない。実際、少なくとも１つの支持要素３０は、最大で２０枚から３０枚の支持層３１を備える可能性がある。図４Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なる。図４Ｂは、少なくとも１つの支持要素３０が後支持要素においてではなく表面支持要素として設けられている、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の断面図を示している。

【0043】

支持要素３０を含むエネルギーフィルタ２５は異なる直径を有する。４インチ（１０．２ｃｍ）の直径のウェーハについて、フィルタは少なくとも５インチ（１２．７ｃｍ）の幅で最大５インチ（１２．７ｃｍ）の高さであり、６インチ（１５．２ｃｍ）の直径のウェーハについて、フィルタは少なくとも７インチ（１７．８ｃｍ）の幅で最大７インチ（１７．８ｃｍ）の高さであり、８インチ（２０．３ｃｍ）の直径のウェーハについて、最小で９インチ（２２．９ｃｍ）の幅で最大９インチ（２２．９ｃｍ）の高さのフィルタであり、１２インチ（３０．５ｃｍ）のウェーハについて、最小で１３インチ（３３ｃｍ）の幅で最大１３インチ（３３ｃｍ）の高さのフィルタである。エネルギーフィルタは、３つの形、すなわち、例えば７インチ（１７．８ｃｍ）の幅で最大６ｃｍの高さといった長方形、最小で１３インチｘ１３インチ（３３ｃｍｘ３３ｃｍ）といった正方形、７インチ（３３ｃｍ）の直径といった円形を有し得る。少なくとも１つの支持要素３０は、値が技術に依存する厚さを有する。表面支持要素の設計について、支持要素３０の厚さはエネルギーフィルタ２５と同じである、または、支持要素３０の厚さはエネルギーフィルタ２５より大きい。裏面支持要素の設計において、支持要素は、１００μｍ未満から数ｍｍまでで好ましくは形成される。

【0044】

図４Ｃは、支持要素３０は第１の高さｈ_ｓｕｐｐを有し、エネルギーフィルタ２５は最大高さｈ_ｍａｘを有し、支持要素３０の第１の高さｈ_ｓｕｐｐはエネルギーフィルタ２５の最大高さｈ_ｍａｘと少なくとも同じである、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の断面図を示している。図４Ｃにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の最大高さｈ_ｍａｘと少なくとも同じ高さである支持要素３０の第１の高さｈ_ｓｕｐｐを提供することで、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なる。第１の高さｈ_ｓｕｐｐを伴う少なくとも１つの支持要素３０がエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なるとき、エネルギーフィルタ２５の機能性は、重なる領域において妨げられる。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまりエネルギーフィルタ２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、第１の高さｈ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、第１の高さｈ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、第１の高さｈ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクする。完全に透明なエネルギーフィルタ２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、エネルギーフィルタ２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。それによって、注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性が向上させられる。

【0045】

図４Ｃの断面図においても見られるように、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の支持要素３０は、第１の幅ｄ_ｓｕｐｐを有し、エネルギーフィルタ２５は最小幅ｄ_ｍｉｎを有し、支持要素３０の第１の幅ｄ_ｓｕｐｐはエネルギーフィルタ２５の最小幅ｄ_ｍｉｎと少なくとも同じであり、エネルギーフィルタ２５のｄ_ｍｉｎは、台地状に提供され、エネルギーフィルタ２５の技術的に最小の幅である。本発明の一態様において、エネルギーフィルタ２５の最小幅ｄ_ｍｉｎ（技術的に最小の幅）は±０．３μｍ、±０．５μｍ、または±０．８μｍであるが、最小幅ｄ_ｍｉｎは本発明の限定ではない。本発明の他の態様において、支持要素３０の第１の幅ｄ_ｓｕｐｐは、エネルギーフィルタ２５の最小幅ｄ_ｍｉｎより少なくとも１０％、２０％、または５０％大きい。具体的には、本発明のなおも他の態様において、支持要素３０の第１の幅ｄ_ｓｕｐｐは、エネルギーフィルタ２５の最小幅ｄ_ｍｉｎより少なくとも２倍、５倍、または１０倍大きい。図４Ｃにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０は、支持要素３０の第１の幅ｄ_ｓｕｐｐに、エネルギーフィルタ２５の最小幅ｄ_ｍｉｎと少なくとも同じ幅を提供することで、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なる。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまりエネルギーフィルタ２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、第１の幅ｄ_ｓｕｐｐを伴う少なくとも１つの支持要素３０がエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なるとき、エネルギーフィルタ２５の機能性は重なる領域において妨げられる。そのため、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、第１の幅ｄ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、第１の幅ｄ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、第１の幅ｄ_ｓｕｐｐを伴う重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクする。完全に透明なエネルギーフィルタ２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、エネルギーフィルタ２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。それによって、注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性が向上させられる。

【0046】

図４Ｃにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０は、少なくとも１つの支持要素３０の第１の幅ｄ_ｓｕｐｐが製造台地状領域ｄ_ｍｉｎより大きくなるように定められる。製造台地状領域ｄ_ｍｉｎは、適用されたエッチングおよびリソグラフィの処理によって決定される。製造台地状領域ｄ_ｍｉｎの典型的な値は、例えば０．３μｍ、０．５μｍ、または０．８μｍである。エネルギーフィルタ２５の透明性を最適化するために、製造台地状領域ｄ_ｍｉｎの値はできるだけ小さくなるように選択される。少なくとも１つの支持要素３０はこれらの最小値を越えることで定められ、少なくとも１つの支持要素３０がより幅広になるにつれて、エネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性はより高くなる。

【0047】

図５Ａ～図５Ｃは、エネルギーフィルタ２５に対して支持要素３０の角度のある配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の少なくとも１つの支持要素３０の上面図を示している。エネルギーフィルタ２５に対して支持要素３０の角度のある配向を提供することで、イオン注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性がさらに向上させられる。

【0048】

図５Ｄおよび図５Ｅは、異なる配向とされた、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０の上面図を示している。図５Ｄにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０はエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なる。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまりエネルギーフィルタ２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、少なくとも１つの支持要素３０がエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なるとき、エネルギーフィルタ２５の機能性は重なる領域において妨げられる。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタの少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクする。完全に透明なエネルギーフィルタ２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、エネルギーフィルタ２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。それによって、注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性が向上させられる。図５Ｅにおいて見られるように、イオン注入デバイス２０は、図５Ｄにおいて示されているイオン注入デバイス２０と比較して、イオンビーム発生源５（図示されていない）に対して異なる配向を有する。イオンビーム発生源５に対して異なる配向を提供することで、イオン注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性がさらに向上させられる。

【0049】

図６Ａ～図６Ｅは、第１のエネルギーフィルタ１２５が第１の配向を有し、第２のエネルギーフィルタ２２５が第２の配向を有する、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイス１２０の上面図である。第２の配向は、第１のエネルギーフィルタ１２５の第１の配向と異なる。本発明の第２の態様によるイオン注入デバイス１２０は、第１の配向を有する第１のエネルギーフィルタ１２５と、第２の配向を有する第２のエネルギーフィルタ２２５とを備える。イオン注入デバイス１２０は、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５を支持するための少なくとも１つの支持要素３０をさらに備え、少なくとも１つの支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部に重なる。第１のエネルギーフィルタ１２５の第１の配向は第２のエネルギーフィルタ２２５の第２の配向と異なる。

【0050】

図６Ａにおいて見られるように、イオン注入デバイス１２０の上面に対する水平方向および鉛直方向の両方における当接する第１のエネルギーフィルタ１２５と第２のエネルギーフィルタ２２５との間の弱点が、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５を支持するための少なくとも１つの支持要素３０を提供することで解決され、少なくとも１つの支持要素３０は第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部と第２のエネルギーフィルタの少なくとも一部とに重なり、第１のエネルギーフィルタ１２５の第１の配向は第２のエネルギーフィルタ２２５の第２の配向と異なる。図６Ｃおよび図６Ｄにおいて見られるように、当接する第１のエネルギーフィルタ１２５と第２のエネルギーフィルタ２２５との間の弱点は、機械的と熱機械的との両方で高い安定性を有するイオン注入デバイス１２０のチェス盤状の配置によって解決され得る。図６Ｅにおいて見られるように、当接する第１のエネルギーフィルタ１２５と第２のエネルギーフィルタ２２５との間の弱点は、機械的と熱機械的との両方で高い安定性を有するイオン注入デバイス１２０の蜂の巣状の配置によって解決され得る。

【0051】

本発明の第２の態様によるイオン注入デバイス１２０の第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５は、三角形の断面形態を有する膜から作られるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、他の断面形態が使用できる。本発明の第２の態様によるイオン注入デバイス１２０の少なくとも１つの支持要素３０は炭化ケイ素から作られるが、支持要素３０の材料は本発明の限定ではない。少なくとも１つの支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５と同じ材料、または異なる材料から作られ得る。ある非限定的な例において、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５は、例えば、（最大で２００μｍまでで、典型的には２μｍから２０μｍの間の厚さの）ケイ素層とバルクケイ素（約４００μｍの厚さ）との間に挟まれる０．２～１μｍの厚さなどを有する絶縁層の二酸化ケイ素層を備えるシリコンオンインシュレータといった、単一品の材料から作ることができる。構造化膜は、例えば、ケイ素から作られるが、炭化ケイ素、もしくは他の炭素に基づく材料、またはセラミックから作ることもできる。第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５は、膜の最小厚さを有する層厚さを伴う少なくとも１つのフィルタ層３２を有する。

【0052】

図６Ａ～図６Ｅにおいて見られるように、少なくとも１つの支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５を支持するように構成され、少なくとも１つの支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部に重なる。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまり第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、少なくとも１つの支持要素３０は第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部に重なるとき、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の機能性が、重なる領域において妨げられる。第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクする。完全に透明な第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。それによって、注入デバイス１２０の第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の全体の機械的安定性および熱機械的安定性はさらに向上させることができる。

【0053】

図６Ａ～図６Ｅにおいて見られるように、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５は、正方形の複合配置、長方形の複合配置、六角形の複合配置、または交差網の複合配置のうちの１つで配置される。それによって、注入デバイス１２０の第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の機械的安定性および熱機械的安定性は向上させられる。

【0054】

図７Ａ～図７Ｅは、本発明による、注入デバイス２０、１２０を製造するための方法の流れ図を示している。

【0055】

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様によるイオン注入デバイス２０を製造するための方法３００が提供される。方法３００は、エネルギーフィルタ２５に少なくとも１つのフィルタ層３２を提供するステップ３０１と、少なくとも１つの支持要素３０を提供するステップ３０２と、少なくとも１つの支持要素３０によってエネルギーフィルタ２５を支持するステップ３０３と、少なくとも１つの支持要素３０によってエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部を重ねるステップ３０４とを含む。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまりエネルギーフィルタ２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、少なくとも１つの支持要素３０がエネルギーフィルタ２５の少なくとも一部に重なるとき、エネルギーフィルタ２５の機能性は重なる領域において妨げられる。エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、エネルギーフィルタ２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクする。完全に透明なエネルギーフィルタ２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、エネルギーフィルタ２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。それによって、注入デバイス２０のエネルギーフィルタ２５の機械的安定性および熱機械的安定性が向上させられる。

【0056】

本発明の第４の態様によれば、本発明の第２の態様によるイオン注入デバイス１２０を製造するための方法４００が提供される。方法は、第１のエネルギーフィルタ１２５を提供するステップ４０１と、第１のエネルギーフィルタ１２５を第１の配向で配向するステップ４０２と、第２のエネルギーフィルタ２２５を提供するステップ４０３と、第２のエネルギーフィルタ２２５を、第１のエネルギーフィルタ１２５の第１の配向と異なる第２の配向で配向するステップ４０４と、少なくとも１つの支持要素３０によって第１および第２のエネルギーフィルタ１２５、２２５を支持するステップ４０５と、少なくとも１つの支持要素３０によって第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部と第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部とを重ねるステップ４０６とを含む。支持要素３０は、構造要素の最大吸収能力、つまり第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の最大吸収能力以上の吸収能力を有する。第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、少なくとも１つの支持要素３０は第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部に重なるとき、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の機能性が、重なる領域において妨げられる。第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部の非活動領域を作り出す。別の言い方をすれば、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、支持要素３０におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす。そのため、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の部分的な透明性の場合には、重なる支持要素３０は、第１のエネルギーフィルタ１２５の少なくとも一部および第２のエネルギーフィルタ２２５の少なくとも一部の機能性を妨害またはマスクしている。完全に透明な第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の支持要素３０は、好ましい滑らかな（連続した）プロファイルに、離散したピークを加えることになる。いずれの場合でも、一次エネルギーが十分に高い場合、支持要素３０は基板における結果生じる深さプロファイルにも寄与する。この寄与は離散したエネルギーから成り、これは、第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５における領域分割に応じたプロファイルの総量に寄与する。注入デバイス１２０の第１のエネルギーフィルタ１２５および第２のエネルギーフィルタ２２５の全体の機械的安定性および熱機械的安定性はさらに向上させることができる。

【0057】

さらなる態様において、本発明の第３または第４の態様のイオン注入デバイス２０、１２０を製造するための方法３００、４００が、スクリーン印刷、多層処理、リソグラフィパターン形成処理、およびエッチング処理の順序のうちの１つで使用され得る。

【0058】

本発明の第５の態様によれば、本発明の第１および第２の態様によるイオン注入デバイス２０、１２０を製造するための方法５００が、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップ５０１であって、埋め込み酸化（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップ５０１と、湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、ＳＯＩウェーハの第１の表面および第２の表面に適用するステップ５０２と、第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面および第２の表面に第１のマスク材料層および第２のマスク材料層のパターン形成をするステップ５０３と、マスク材料層のパターン形成の後に第１の表面および第２の表面を洗浄するステップ５０４と、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップ５０５と、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップ５０６と、エッチングがＢＯＸ層において止められるように、第１の表面または第２の表面を湿式化学エッチングするステップ５０７と、ＢＯＸ層を除去するステップ５０８と、第１の表面および第２の表面におけるマスク層を除去するステップ５０９とを含む。

【0059】

方法５００の一態様において、第１の保護層が、エッチングを防止するために第１の表面または第２の表面に適用される。方法５００の１つのさらなる態様において、第２の保護層が、第１の表面または第２の表面のエッチングを防止するために第１の表面または第２の表面に適用される。

【0060】

方法５００の一態様において、典型的なＳＯＩ層の厚さは、６μｍ、１０μｍ、１７μｍ、２５μｍ、５０μｍ、または１００μｍである。

【0061】

方法５００の一態様において、ハードマスク形成の後、保護層が表側に適用され、裏側エッチングが最初に実施される。次に、保護層が除去される。保護層が裏側に堆積させられる。表側のＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチングが実施される。すべてのマスク、保護層、およびＢＯＸ層が除去される。

【0062】

方法５００の一態様において、例えば、ケイ素における最大プロファイル長は１６μｍとして選択され、ＳＯＩ層は、１６μｍ＋基層つまり３００ｎｍから最大１０００ｎｍまでとして選択される。標的注入材料がケイ素以外の材料である場合、イオンエネルギーの関数としての阻止能における不一致が考慮される必要があり、必要なＳＯＩ層の厚さがそれに応じて変更される必要がある。

【0063】

本発明の第６の態様によれば、本発明の第１および第２の態様によるイオン注入デバイス２０、１２０を製造するための方法６００が、体積材料スラブを提供するステップ６０１であって、体積材料スラブの厚さは、支持要素３０の高さで少なくともある、ステップ６０１と、レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより材料を連続的に除去するステップ６０２であって、除去６０２は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、連続的な除去は、エネルギーフィルタ２５、１２５の構造および支持要素３０の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップ６０２とを含む。

【0064】

方法６００の一態様において、適切な大きさ（２ｘ２ｃｍから最大４０ｘ４０ｃｍまでの円形、正方形、または長方形）の体積材料スラブが提供され、材料スラブの厚さは、少なくとも、ｈ_ｓｕｐｐに少なくとも１つの支持要素３０の厚さを加えたものである。材料スラブは、ケイ素、炭化ケイ素、ガラス、ガラス状材料、または炭素から作られる。

【0065】

方法６００の一態様において、任意選択で、所望の最終厚さへの基層の研磨／エッチングが、要求および／または必要とされる場合に提供され得る。

【0066】

本発明の第７の態様によれば、本発明の第１および第２の態様によるイオン注入デバイス２０、１２０を製造するための方法７００が、基板または基層を提供するステップ７０１と、第１の支持層３１および第１のフィルタ層３２を堆積させるステップと、レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、第１の支持層３１および第１のフィルタ層３２のパターン形成をするステップ７０２と、第１の支持層３１および第１のフィルタ層３２の多重を連続的に堆積させ、パターン形成をするステップと、基板または基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップとを含む。

【0067】

方法７００の一態様において、適切な大きさ（２ｘ２ｃｍから最大４０ｘ４０ｃｍまでの円形、正方形、または長方形）の基板または基層が提供される。

【0068】

方法７００の一態様において、層は、レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチング（フォトリソグラフィおよび湿式もしくは乾式エッチング）または連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、堆積の後にパターン形成される。代替で、層は、例えば、スクリーン印刷、またはモールディングもしくはインプリントのパターン形成処理によって、堆積の間にパターン形成される。堆積された層の厚さは数百ｎｍから数マイクロメートルの間である。製造は、各々の堆積ステップの後、または、複数の堆積ステップの後、焼結ステップを伴ってもよい。層材料は、ケイ素、炭化ケイ素、ガラス、ガラス状材料、または炭素である。層材料は、高密度な材料、または、空所（１０％、３０％、または５０％の空所）を含む材料である。符号３２の層材料は、層３１のための材料と異なってもよい。堆積した層の厚さは、層３２と層３１との間で異なってもよい。基板は除去される、または、基板は所望の基層厚さへと研磨／エッチングされる。

【0069】

本発明の第８の態様によれば、本発明の第１およびｂ第２の態様によるイオン注入デバイス２０、１２０を製造するための方法８００が、エネルギーフィルタ２５、１２５、および支持要素３０の分離構造を提供するステップ８０１と、永久的で熱機械的に安定な連結を、エネルギーフィルタ２５、１２５と支持要素３０との間で達成するために、ボンディング層または接着層を適用するステップ８０２とを含む。

【0070】

エネルギーフィルタ２５、１２５には、裏または表において支持要素３０が周期的に設けられることが可能である。これらの支持要素３０は、例えば、基板ウェーハ材料から形成され、長方形または正方形の格子として設計されるという事実によって、特徴付けられる。表における三角形のエネルギーフィルタ要素２５、１２５の配置は、すべてのトレンチ要素が互いと平行に配置されるように構成される。本発明において、トレンチに成形されたエネルギーフィルタ要素２５、１２５の個々の要素は、「水平」および「鉛直」の両方とされる、または、互いと任意の角度とされる。この方法では、エネルギーフィルタ要素２５、１２５の表面は、互いと任意の所望の方法で配置され得る個々の要素へと分解する。

【符号の説明】

【0071】

１ エネルギーフィルタ組立体
５ イオンビーム発生源
１０ イオンビーム
２０ イオン注入デバイス
２１ ケイ素層
２２ 二酸化ケイ素層
２３ バルクケイ素
２５ エネルギーフィルタ
２７ フィルタフレーム
２６ 基板材料
３０ 支持要素
３１ 支持層
３２ フィルタ層
１２０ イオン注入デバイス
１２５ 第１のエネルギーフィルタ
２２５ 第２のエネルギーフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【国際調査報告】