JPH0135459B2 - - Google Patents
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- JPH0135459B2 JPH0135459B2 JP58062197A JP6219783A JPH0135459B2 JP H0135459 B2 JPH0135459 B2 JP H0135459B2 JP 58062197 A JP58062197 A JP 58062197A JP 6219783 A JP6219783 A JP 6219783A JP H0135459 B2 JPH0135459 B2 JP H0135459B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はイオン加工装置、イオン注入装置な
どに用いる電界放出型イオンビーム発生装置の液
体金属イオン源の製造方法に関するものである。
どに用いる電界放出型イオンビーム発生装置の液
体金属イオン源の製造方法に関するものである。
電界放出型液体金属イオン源は高輝度で且つ多
くのイオン種を提供できるため微細収束イオンビ
ームを用いたマスクレスイオン注入装置などへの
応用が期待されている。
くのイオン種を提供できるため微細収束イオンビ
ームを用いたマスクレスイオン注入装置などへの
応用が期待されている。
ガリウム砒素（GaAs）などの−族化合物
半導体基板結晶にレーザ、発光ダイオード、光検
知器などの光デバイス、バイポーラトランジス
タ、電界効果型トランジスタを形成するためにイ
オン注入を行うが、イオン種として従来よりｐ型
ではBe、ｎ型ではSiが代表的なものであり、従
来のイオン注入技術において活発に応用され、良
好な活性化率を示している。
半導体基板結晶にレーザ、発光ダイオード、光検
知器などの光デバイス、バイポーラトランジス
タ、電界効果型トランジスタを形成するためにイ
オン注入を行うが、イオン種として従来よりｐ型
ではBe、ｎ型ではSiが代表的なものであり、従
来のイオン注入技術において活発に応用され、良
好な活性化率を示している。
一方、これらのイオン種を液体金属イオン源に
用いる場合、Be、Si共に融点が高く、蒸気圧も
高いため、融点を下げる目的でAuとの共晶合金
の形で使われるのが一般的で、これらの共晶合
金、Au−Be、Au−Siを使つてマスクレスのイオ
ン注入が既に行われている。しかるにマスクレス
イオン注入装置を用いて同一半導体基板結晶の任
意の位置にｐ型及びｎ型の不純物を収束イオンビ
ームの形でドーピングを行う場合、イオン源交換
の繁雑さなどを考慮すると単一イオン発生源より
ｐ型及びｎ型の双方のイオンが放出されることが
望ましい。このような双方のイオンを含む合金が
実現すれば、イオン質量分離器を付加した単一の
イオン加速、収束、偏向カラムを用い、発射され
るｐ型及びｎ型の両方不純物を含むイオンビーム
より質量分離器を制御するのみで基板結晶の所望
の位置にｎ型及びｐ型の不純物となるイオン種を
任意に選択注入できることとなる。
用いる場合、Be、Si共に融点が高く、蒸気圧も
高いため、融点を下げる目的でAuとの共晶合金
の形で使われるのが一般的で、これらの共晶合
金、Au−Be、Au−Siを使つてマスクレスのイオ
ン注入が既に行われている。しかるにマスクレス
イオン注入装置を用いて同一半導体基板結晶の任
意の位置にｐ型及びｎ型の不純物を収束イオンビ
ームの形でドーピングを行う場合、イオン源交換
の繁雑さなどを考慮すると単一イオン発生源より
ｐ型及びｎ型の双方のイオンが放出されることが
望ましい。このような双方のイオンを含む合金が
実現すれば、イオン質量分離器を付加した単一の
イオン加速、収束、偏向カラムを用い、発射され
るｐ型及びｎ型の両方不純物を含むイオンビーム
より質量分離器を制御するのみで基板結晶の所望
の位置にｎ型及びｐ型の不純物となるイオン種を
任意に選択注入できることとなる。
本願出願人は従来のAu−Be及びAu−Si共晶合
金型のイオン源の延長として、双方のイオンを含
む三元合金組成Au−Si−Beについて、特願昭57
−105398号において開示したが、この発明は上述
の三元合金の製造方法に関するものであつて、融
点が600℃〜700℃程度の液体金属イオン源Au−
Si−Beの製造方法を提供することを目的とする。
金型のイオン源の延長として、双方のイオンを含
む三元合金組成Au−Si−Beについて、特願昭57
−105398号において開示したが、この発明は上述
の三元合金の製造方法に関するものであつて、融
点が600℃〜700℃程度の液体金属イオン源Au−
Si−Beの製造方法を提供することを目的とする。
液体金属イオン源として用いる合金の融点は高
温では蒸気圧が高くなるので真空中では使いにく
いこと、Beがエミツタ−電極として使われてい
るタングステンと反応し易くなることなどを考慮
すると700℃程度或はそれ以下のものが好ましい。
温では蒸気圧が高くなるので真空中では使いにく
いこと、Beがエミツタ−電極として使われてい
るタングステンと反応し易くなることなどを考慮
すると700℃程度或はそれ以下のものが好ましい。
既に述べたようにAuとSiは共晶合金を形成す
ることが知られており、第１図Ａに示すように、
AuとSiは重量比で94：６程度の時の合金の融点
が最も低く約370℃であり、Siが５〜８重量％の
範囲では融点が600℃以下で共晶合金となる。一
方、AuとBeは第１図Ｂに示すように97：３〜
99：１の重量比の範囲の合金が融点600℃程度に
て共晶合金を形成し、97：３の時の合金の融点は
600℃以下となり、いずれも液体金属イオン源と
して好適に用いることができる。しかしSiとBe
は第１図Ｃに示すように1100℃程度までは反応し
ないが、60：40程度の重量比のところで共晶合金
を形成する。しかしこの時の融点は約1100℃で液
体金属イオン源としては用い得ないが、それぞれ
の単体の時の融点よりも融点は低い。
ることが知られており、第１図Ａに示すように、
AuとSiは重量比で94：６程度の時の合金の融点
が最も低く約370℃であり、Siが５〜８重量％の
範囲では融点が600℃以下で共晶合金となる。一
方、AuとBeは第１図Ｂに示すように97：３〜
99：１の重量比の範囲の合金が融点600℃程度に
て共晶合金を形成し、97：３の時の合金の融点は
600℃以下となり、いずれも液体金属イオン源と
して好適に用いることができる。しかしSiとBe
は第１図Ｃに示すように1100℃程度までは反応し
ないが、60：40程度の重量比のところで共晶合金
を形成する。しかしこの時の融点は約1100℃で液
体金属イオン源としては用い得ないが、それぞれ
の単体の時の融点よりも融点は低い。
上記の事実より、Au−Siの低融点共晶合金に
対して、Beを添加すると融点が上昇するが、Be
の添加量が特定の割合では融点が700℃程度以下
のSi−Be−Au合金を実現することが予測され、
更に検討実験を重ねた結果、重量比が94：６の
Au−Si合金100に対してBeを0.4〜1.0の重量範囲
で添加作成したSi−Be−Au三元合金は融点が
700℃程度或はそれ以下になることを見出した。
対して、Beを添加すると融点が上昇するが、Be
の添加量が特定の割合では融点が700℃程度以下
のSi−Be−Au合金を実現することが予測され、
更に検討実験を重ねた結果、重量比が94：６の
Au−Si合金100に対してBeを0.4〜1.0の重量範囲
で添加作成したSi−Be−Au三元合金は融点が
700℃程度或はそれ以下になることを見出した。
基本となるAu−Si合金の添加比は第１図Ａに
示す如く、低融点共晶合金を形成する94：６近傍
の重量割合であれば良く、融点が低い合金程好ま
しい。上述のAu−Si合金に対するBeの添加量は
100：0.4〜1.0の重量範囲であつて、Beの添加量
がAu−Si合金100ｇに対してBeを１ｇ程度まで
の三元合金であれば、その融点は600〜700℃程度
となり、Beの添加量が上記の範囲を越えると融
点は上昇する。
示す如く、低融点共晶合金を形成する94：６近傍
の重量割合であれば良く、融点が低い合金程好ま
しい。上述のAu−Si合金に対するBeの添加量は
100：0.4〜1.0の重量範囲であつて、Beの添加量
がAu−Si合金100ｇに対してBeを１ｇ程度まで
の三元合金であれば、その融点は600〜700℃程度
となり、Beの添加量が上記の範囲を越えると融
点は上昇する。
実際に上述の三元合金を製造する方法を説明す
ると、先ず、低融点のAu−Si合金を作成し、こ
の合金を溶融状態にしておいてBeを所定量添加
し、溶融撹拌して均質の三元合金とする。このよ
うにAu−Si合金を作つた後に三元合金とするこ
とにより組成の添加比率の調整が容易に行うこと
ができ、均一性の良い三元合金が得られる。
ると、先ず、低融点のAu−Si合金を作成し、こ
の合金を溶融状態にしておいてBeを所定量添加
し、溶融撹拌して均質の三元合金とする。このよ
うにAu−Si合金を作つた後に三元合金とするこ
とにより組成の添加比率の調整が容易に行うこと
ができ、均一性の良い三元合金が得られる。
このようにして得られたAu−Si−Be合金は従
来の液体金属イオン源と同様に用いることができ
る。即ち、第２図に示すように先端放出部径２が
1μｍ程度のエミツタ−電極１の先端附近に設け
られたリザーバーに金属イオン源３として上記
Au−Si−Be合金を装填し、エミツタ−電極先端
前方にはイオン引き出し電極４を配置し、エミツ
タ−電極１を昇温させて三元合金を融解し、エミ
ツタ−電極先端放射部２まで溶融した合金６で被
覆した状態にしてエミツタ−電極１とイオン引き
出し電極４間に数KVの電圧を印加すると、電界
蒸発、電界電離などのメカニズムにより、電極放
射部より三つの元素を混合したイオンビーム５が
放出されることとなり、質量分離器（図示せず）
にて必要なイオンのみを選択的に分離し、基板結
晶へ注入する。
来の液体金属イオン源と同様に用いることができ
る。即ち、第２図に示すように先端放出部径２が
1μｍ程度のエミツタ−電極１の先端附近に設け
られたリザーバーに金属イオン源３として上記
Au−Si−Be合金を装填し、エミツタ−電極先端
前方にはイオン引き出し電極４を配置し、エミツ
タ−電極１を昇温させて三元合金を融解し、エミ
ツタ−電極先端放射部２まで溶融した合金６で被
覆した状態にしてエミツタ−電極１とイオン引き
出し電極４間に数KVの電圧を印加すると、電界
蒸発、電界電離などのメカニズムにより、電極放
射部より三つの元素を混合したイオンビーム５が
放出されることとなり、質量分離器（図示せず）
にて必要なイオンのみを選択的に分離し、基板結
晶へ注入する。
以上のように、本発明によれば、融点が700℃
程度或はそれ以下のAu−Si−Be三元合金を容易
に製造することができ、Au−Si−Be三元合金を
液体金属イオン源として実用的に用いるようにし
たのであつて、一つのイオン源にてｐ型不純物イ
オンとｎ型不純物イオンを発生することができ、
イオン注入工程中にイオン源の取り替えが不用と
なつて、同一基板結晶上に高集積化された電子デ
バイス、光デバイスが容易に形成されることとな
る。
程度或はそれ以下のAu−Si−Be三元合金を容易
に製造することができ、Au−Si−Be三元合金を
液体金属イオン源として実用的に用いるようにし
たのであつて、一つのイオン源にてｐ型不純物イ
オンとｎ型不純物イオンを発生することができ、
イオン注入工程中にイオン源の取り替えが不用と
なつて、同一基板結晶上に高集積化された電子デ
バイス、光デバイスが容易に形成されることとな
る。
次にこの発明の実施例を述べる。
実施例
Au94ｇにSi6ｇを加え、400℃で加熱すること
によつて、Au−Si合金100ｇが得られた。この
Au−Si合金を800℃で加熱、溶融した状態でBe
を0.5ｇ添加し、均一に混合してAu−Si−Be三元
合金とした。この合金の融点は620℃であつた。
によつて、Au−Si合金100ｇが得られた。この
Au−Si合金を800℃で加熱、溶融した状態でBe
を0.5ｇ添加し、均一に混合してAu−Si−Be三元
合金とした。この合金の融点は620℃であつた。
この三元合金をイオンビーム発生装置の液体金
属イオン源として用い、放出されたイオンの質量
スペクトルを測定した結果第３図の如くであつ
た。第３図よりBe及びSiの１価及び２価イオン
が可成りの量放出されていることが判る。これら
のスペクトルの形状は50時間放出後も安定であ
り、この三元合金は液体金属イオン源として実用
的に充分使用し得ることが判つた。
属イオン源として用い、放出されたイオンの質量
スペクトルを測定した結果第３図の如くであつ
た。第３図よりBe及びSiの１価及び２価イオン
が可成りの量放出されていることが判る。これら
のスペクトルの形状は50時間放出後も安定であ
り、この三元合金は液体金属イオン源として実用
的に充分使用し得ることが判つた。
第１図ＡはAu−Si合金の組成比と融点の関係
を示すグラフ、第１図ＢはAu−Be合金の組成比
と融点の関係を示すグラフ、第１図ＣはBe−Si
合金の組成比と融点の関係を示すグラフ、第２図
はイオンビーム発生装置の要部概略断面図、第３
図はSi−Be−Au合金の液体金属イオン源より放
出されたイオンの質量スペクトル図である。 １……エミツタ−電極、３……液体金属イオン
源、４……イオン引き出し電極、５……イオンビ
ーム。
を示すグラフ、第１図ＢはAu−Be合金の組成比
と融点の関係を示すグラフ、第１図ＣはBe−Si
合金の組成比と融点の関係を示すグラフ、第２図
はイオンビーム発生装置の要部概略断面図、第３
図はSi−Be−Au合金の液体金属イオン源より放
出されたイオンの質量スペクトル図である。 １……エミツタ−電極、３……液体金属イオン
源、４……イオン引き出し電極、５……イオンビ
ーム。
Claims (1)
- １ 重量比が94：６の溶融状態のAu−Si合金100
に対してBeを0.4〜1.0の重量範囲で添加し、均質
に溶解させることを特徴とする電界放出型イオン
ビーム発生装置用Si−Be−Au三元合金液体金属
イオン源の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062197A JPS59189545A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062197A JPS59189545A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59189545A JPS59189545A (ja) | 1984-10-27 |
| JPH0135459B2 true JPH0135459B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=13193177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58062197A Granted JPS59189545A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59189545A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671983B2 (ja) * | 1987-07-27 | 1997-11-05 | 電気化学工業株式会社 | 電界放射型イオン源 |
-
1983
- 1983-04-11 JP JP58062197A patent/JPS59189545A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59189545A (ja) | 1984-10-27 |
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