JPH01258352A - 半導体基板へのイオン注入法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン注入法に関し、特に詳細には、半導体基
板へベリリウム関連イオンを注入する方法に関する。

〔従来技術〕

ＧａＡｓ等の■、■族化合物半導体基板上に集積回路形
成する際、イオン注入によりＰ型層の形成を必要とする
場合がある。このようなＰ型層を形成する際、その注入
すべきイオンとしては、Ｍｇ５ＺｎＳＣｄ等を使用する
ことができる。しかし、この様なイオンはイオン注入後
のアニールで移動し好ましくない。そこで、Ｐ型層をイ
オン注入法で形成するためのイオンとしてベリリウムイ
オン（Ｂｅ”）が使用されている。

このベリリウムイオンの固体ソースとしてベリリウムの
単体（Ｂｅ）、塩化ベリリウム（Ｂ　ｅ　Ｃｊ！　２　
）　、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等が使用され、この単
体または化合物より、ベリリウムイオンを生成し、Ｇａ
Ａｓ半導体基板にイオン注入していた。

〔発明の解決しようとする課題〕

ベリリウムイオンを生成する際、まずベリリウムの単体
または化合物の蒸気を作成する。そしてその蒸気にアル
ゴンガスをキャリアガスとして、アーク放電をかけるこ
とにより作成している。ここで、ベリリウム単体を固体
ソースとして使用する場合には、このベリリウム単体の
蒸気圧に対する温度が高く、そのため、ベリリウム単体
を高温にしないと、必要とする蒸気が得られなかった。

したがって、中程度のビーム電流を発生する中電流機で
は、固体ソースを高温にすることがその構成上難しいた
め、ビーム電流が中程度のイオン注入装置では、ベリリ
ウム単体を使用してベリリウムイオンの注入が難しかっ
た。

また、塩化ベリリウムを固体ソースとして使用する場合
には、この塩化ベリリウムが潮解性を有しているため、
取扱が難しく、更に、塩化ベリリウムが分解して塩素ガ
スを発生し、イオン注入装置の各部分を腐蝕し、固体ソ
ースとして好ましくない。

また更に、酸化ベリリウムを固体ソースとして使用する
ことも考えられるが、これを固体ソースとして使用する
と、異常放電が発生し、安定したベリリウムイオンのビ
ームを得ることができなかった。

本発明は、上記問題点を解決し、取扱の容易な材料を使
用して安定したベリリウム関連イオンの注入を可能する
イオン注入法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本件発明の半導体基板へのイオン注入法では、二弗化ベ
リリウムをイオン注入装置の固体ソース収容部にセット
する工程と、固体ソース収容部を所定の温度に加熱し、
ベリリウムイオンを生成するイオン生成工程と、前記イ
オン生成工程で生成されたベリリウムイオンを加速し、
半導体基板に注入する加速注入工程とを含むことを特徴
とする。

〔作用〕

本件発明では、固体ソースとして二弗化ベリリウムを使
用し、安定したベリリウムに関連するイオンビームを容
易に得ることが可能になる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う方法を実施する中電流型（通常１
０ｎＡ〜１ｍＡ）のイオン注入装置の概略構成を示す。

一般にこの様なイオン注入装置はイオン源部１、イオン
発生部２、質量分析部４、加速管５、イオン偏向系６．
７、及びイオン打ち込み室１０より構成される。このイ
オン打ち込み室１０内にはイオンがその上に注入される
半導体基板９か収容される。そして全体が高真空系の中
で操作される。そして、イオン源部１内にはイオンソー
スヘッド１ａが挿入され、このイオンソースヘッド１ａ
内に注入用のイオン源となる固体ソースが密封される。

以下この装置を用いて、本発明の一実施例を説明する。

まず、固体ソースである二弗化ベリリウムの白粉１ｇを
イオンソースヘッド１ａに封入しする。

次にこの二弗化ベリリウムを封入したイオンソースヘッ
ド１ａをイオン源部１に装着し、４５０℃〜５００℃に
加熱する。イオン発生部２では、この加熱により生じた
二弗化ベリリウムの蒸気に、キャリアガス貯蔵部３より
アルゴンガスを導きアルゴンガスをキャリアガスとして
注入し、アーク放電をかける。

このアーク放電により、ベリリウム原子がイオン化する
。このアーク放電の際、アルゴンもイオン化する。この
イオン化したベリリウム原子等を質量分析部４に導き、
イオン注入すべき質量数９のベリリウム原子イオンのみ
を分離し、注入すべき半導体基板方向に導く。この質量
分析部４により質量数９のベリリウム原子イオン以外の
イオンは取り除かれる。そして、導かれたベリリウム原
子イオンは加速管５により、イオンを注入すべき半導体
基板９方向に加速される。加速されたベリリウム原子イ
オンは、電子レンズ６及び走査電極７より構成されるイ
オン偏向系により半導体装置の所定の位置に打ち込まれ
る。この走査電極７により中性ビームは直進し、ビーム
トラップ８により補足される。このようにして、注入さ
れるべきベリリウム原子イオンのみが半導体基板９内に
注入される。

ここで、固体ソースである二弗化ベリリウムを４５０℃
〜５００℃の低温で加熱すると、その蒸気圧は第２図に
示すグラフかられかるように、１０−’〜１０−５Ｔ　
ｏ　ｒ　ｒ程度となる。これに、アルゴンガスを注入し
つつアーク放電をかけることにより、安定した質量数９
のベリリウム原子イオンビームを得ることができた。ま
た、この状態でイオン注入を実施したところ、異常放電
も生ぜず、また二弗化ベリリウムも潮解したすせず、容
品にイオン注入を実施することができた。

また、上記方法によりＧａＡｓの半導体基板に質量数９
のベリリウム原子イオンを７０ＫＶの加速電圧で注入し
、イオン注入状態を第２次イオン質量分析（ｓｅｃｏｎ
ｄａｒｙ　　ｔｏｎｍａｓｓ　　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏ
ｐｙ）を用いて調べたところ第３図に示すように、質量
数９のベリリウム原子イオンが半導体基板のそれぞれの
深さに注入されていることが観測された。この第３図で
、２本の線ＡＳＢはそれぞれ同じ条件のもとで、ベリリ
ウム原子イオンを注入した状態を示し、これらの線ＡＳ
Ｂの重なり状態より再現性があることが確認された。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記実施例ではベリリウム原子イオンの注
入について説明しているが、質量分析部＋ ４を調節しＢｅＦ　　５ＢｅＦ　　　を選択して半導体
基板にイオン注入し、浅いＰ型層を形成するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

本発明のイオン注入法では、固体ソースとして二弗化ベ
リリウムを使用することにより質量数９のベリリウム原
子イオンを容易に半導体基板内に注入することができる
。

また更に、固体ソースとして二弗化ベリリウムを使用す
ることにより、浅いＰ型層を形成することのできるＢｅ
Ｆ”、ＢｅＦ　　＋を注入することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中電流型のイオン注入装置の概略構成を示す
図、第２図は、二弗化ベリリウムの蒸気圧と温度との関
係を示す図、及び第３図は、二弗化ベリリウムを固体ソ
ースとして用いイオン注入を行った時のイオン注入状態
を示す図である。 １・・・イオン源部、２・・・イオン発生部、３・・・
キャリアガス貯蔵部、４・・・質量分析部、５・・・加
速管、６・・・電子レンズ、７・・・走査電極、８・・
・ビームトラップ、９・・・半導体基板、１０・・・イ
オン注入室。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　寺　　　嶋　　　史　　　朗温　　度　　（°Ｃ
） ＢｅＦ２の蒸気圧と温度との関係 第２図 ［９Ｂｅ］ ９Ｂｅの注入状態 第３図 手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二弗化ベリリウムをイオン注入装置の固体ソース収
   容部にセットする工程と、 固体ソース収容部を所定の温度に加熱し、注入すべきイ
   オンを生成するイオン生成工程と、前記イオン生成工程
   で生成されたイオンを加速し、半導体基板に注入する加
   速注入工程とを含む半導体基板へのイオン注入法。 ２、前記加速注入工程で得られるイオンについて得られ
   るビーム電流が１０ｎＡ〜１ｍＡである請求項１記載の
   半導体基板へのイオン注入法。