JPH0360140B2 - - Google Patents
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- JPH0360140B2 JPH0360140B2 JP59027197A JP2719784A JPH0360140B2 JP H0360140 B2 JPH0360140 B2 JP H0360140B2 JP 59027197 A JP59027197 A JP 59027197A JP 2719784 A JP2719784 A JP 2719784A JP H0360140 B2 JPH0360140 B2 JP H0360140B2
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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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (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
どに用いる電源放出型イオンビーム発生装置の液
体金属イオン源に関するものである。
どに用いる電源放出型イオンビーム発生装置の液
体金属イオン源に関するものである。
ガリウム砒素等の半導体基板結晶にレーザ、発
光ダイオード、光検出器などの光デバイス、或い
は各種トランジスタ、ダイオードなどの電子デバ
イスを形成する場合、ｐ型、ｎ型の不純物イオン
の注入が必要であり、当然のことながらイオン注
入工程では、イオン注入装置のイオン源の取り替
え、マスクの位置合せ等煩雑な作業の繰返しが行
われる。一方、最近提案されているサブミクロン
のオーダで収束されたイオンビームを用いるマス
クレスイオン注入方法ではハードウエア上の変更
を無しく、すべてソフトウエアでプロセスを制御
することが可能と考えられる。
光ダイオード、光検出器などの光デバイス、或い
は各種トランジスタ、ダイオードなどの電子デバ
イスを形成する場合、ｐ型、ｎ型の不純物イオン
の注入が必要であり、当然のことながらイオン注
入工程では、イオン注入装置のイオン源の取り替
え、マスクの位置合せ等煩雑な作業の繰返しが行
われる。一方、最近提案されているサブミクロン
のオーダで収束されたイオンビームを用いるマス
クレスイオン注入方法ではハードウエア上の変更
を無しく、すべてソフトウエアでプロセスを制御
することが可能と考えられる。
しかしいずれのイオン注入方法に於ても工程の
途中でイオン源を交換するような場合はイオン発
生部とイオン加速収束系、イオン偏向電極系の間
に厳しい精度で軸合せを行う必要がある。更に、
サブミクロン以上の精度にて既にイオン注入した
パターンの上に重ねて導電型の異なるイオン注入
を行う場合、イオン源の交換でイオン発生部の位
置が少しでもずれると、位置の調整に大変手間を
取ることになる。
途中でイオン源を交換するような場合はイオン発
生部とイオン加速収束系、イオン偏向電極系の間
に厳しい精度で軸合せを行う必要がある。更に、
サブミクロン以上の精度にて既にイオン注入した
パターンの上に重ねて導電型の異なるイオン注入
を行う場合、イオン源の交換でイオン発生部の位
置が少しでもずれると、位置の調整に大変手間を
取ることになる。
従つて、一つのイオン発生部よりイオン源を交
換することなく、ｐ型及びｎ型不純物イオンを選
択的に発生できれば殆どの集積回路デバイス作成
工程中でハードウエアの変更、調整を行うことな
く、ソフトウエアの制御のみで同一基板に高集積
化された信頼度の高い光−電子デバイスの製造が
容易に可能となる。
換することなく、ｐ型及びｎ型不純物イオンを選
択的に発生できれば殆どの集積回路デバイス作成
工程中でハードウエアの変更、調整を行うことな
く、ソフトウエアの制御のみで同一基板に高集積
化された信頼度の高い光−電子デバイスの製造が
容易に可能となる。
−族化合物半導体基板結晶イオン注入を行
うためのイオン種としてはこれまで、ｐ型では
Be、ｎ型ではSiが代表的なものであることが知
られており、これらのイオン種はイオン注入にお
いて使用され、良好な活性化率を示している。
うためのイオン種としてはこれまで、ｐ型では
Be、ｎ型ではSiが代表的なものであることが知
られており、これらのイオン種はイオン注入にお
いて使用され、良好な活性化率を示している。
しかし、Be、Siを液体金属イオン源に用いる
場合、いずれも融点が高く、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。更に本出願人はこの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Au−Si−Beの三元合金につ
いて特願昭57−105398号にて提案した。
場合、いずれも融点が高く、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。更に本出願人はこの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Au−Si−Beの三元合金につ
いて特願昭57−105398号にて提案した。
しかるにマスクレスイオン注入用のイオン源と
して、SiやBeのみでは必ずしも充分ではなく、
今後の技術の発展の如何では他のイオン種開発の
必要に迫まられる可能性がある。現にSeはｎ型、
Mgはｐ型の重要なイオン源であり、特にSeはｎ
型で活性率の極めて高いイオン種として注目され
ている。
して、SiやBeのみでは必ずしも充分ではなく、
今後の技術の発展の如何では他のイオン種開発の
必要に迫まられる可能性がある。現にSeはｎ型、
Mgはｐ型の重要なイオン源であり、特にSeはｎ
型で活性率の極めて高いイオン種として注目され
ている。
この発明の目的は200℃近傍或るいはそれ以下
という低融点であつて、廉価なTlを母体金属と
して使用した電界放出型イオンビーム発生装置液
体金属イオン源を提供することにある。
という低融点であつて、廉価なTlを母体金属と
して使用した電界放出型イオンビーム発生装置液
体金属イオン源を提供することにある。
即ち、この発明による液体金属イオン源はTl
−Mg−Seの三元合金であつて、その組成比が50
〜55：８〜12：35〜40原子％で構成されているこ
とを特徴とする。
−Mg−Seの三元合金であつて、その組成比が50
〜55：８〜12：35〜40原子％で構成されているこ
とを特徴とする。
以下、この発明を添付の図面に基いて説明する
と、第１図ａは、Tl−Mg合金の組成比と融点の
関係を示すグラフであつて、Tl単体の融点は約
300℃であり、Mg単体の融点は約650℃である。
しかるにTl：Mgが80：20原子％近傍のときの合
金は共晶点を持ち、融点は約200℃と下がる。ま
た、Seは単体での融点は約220℃であるが、Tlと
合金を構成すると、第１図ｂに示すように、
Tl：Seの原子％が27：73のとき、共晶点を持ち、
その融点が約170℃となる。
と、第１図ａは、Tl−Mg合金の組成比と融点の
関係を示すグラフであつて、Tl単体の融点は約
300℃であり、Mg単体の融点は約650℃である。
しかるにTl：Mgが80：20原子％近傍のときの合
金は共晶点を持ち、融点は約200℃と下がる。ま
た、Seは単体での融点は約220℃であるが、Tlと
合金を構成すると、第１図ｂに示すように、
Tl：Seの原子％が27：73のとき、共晶点を持ち、
その融点が約170℃となる。
上記の事実に基いて、検討を続けた結果、融点
が200℃近傍或るいはそれ以下の温度のTl−Mg
−Se合金を得るには、Tl50〜55原子％、Mg8〜
12原子％、Se35〜40原子％の範囲であることが
判つた。そして、三元合金の組成比が上記の範囲
外となると、融点が200℃以上となり、Seの蒸気
圧が高いため、イオン源として用をなさなくな
る。
が200℃近傍或るいはそれ以下の温度のTl−Mg
−Se合金を得るには、Tl50〜55原子％、Mg8〜
12原子％、Se35〜40原子％の範囲であることが
判つた。そして、三元合金の組成比が上記の範囲
外となると、融点が200℃以上となり、Seの蒸気
圧が高いため、イオン源として用をなさなくな
る。
上記三元合金のうち、Seは−族化合物半
導体に対してｎ型不純物となり、Mgはｐ型不純
物となる。またTlは合金の融点を下げるための
母体金属としての役割を有する。
導体に対してｎ型不純物となり、Mgはｐ型不純
物となる。またTlは合金の融点を下げるための
母体金属としての役割を有する。
次にこの三元合金の製造方法を説明すると、炭
素や窒化硼素などの坩堝に先ずTlとSeをそれぞ
れ所定量入れ、180〜190℃に昇温する。その結
果、Tl−Se合金融液が形成する。この融液にMg
を所定量加え、200〜220℃の温度にて１時間程度
放置すると、均等な組成を有する三元合金が形成
し、所定の形状に成型、冷却する。
素や窒化硼素などの坩堝に先ずTlとSeをそれぞ
れ所定量入れ、180〜190℃に昇温する。その結
果、Tl−Se合金融液が形成する。この融液にMg
を所定量加え、200〜220℃の温度にて１時間程度
放置すると、均等な組成を有する三元合金が形成
し、所定の形状に成型、冷却する。
第２図はこの発明の三元合金を液体金属イオン
源として用いて−族化合物半導体基板結晶に
不純物イオンを注入する一実施例を示し、１は電
界放出型イオン発生部であつて、エミツタ電極２
の先端付近のリザーバに三元合金３を液体金属イ
オン源として装填する。エミツタ電極２を所定の
温度加熱して合金３が溶融したら、エミツタ電極
２とその前方に配置されたイオン引き出し電極４
に数KVの電圧を印加すると、電界蒸発、電界電
離などにより、イオン発生部１より三つの元素を
混合したイオンビーム５が放出されることにな
り、前絞収束系６を通つて質量分離器７へ導かれ
る。質量分離器７では混合イオンより目的とする
イオンのみを選択的に分離、放出する。放出され
た目的とするイオンのビーム９はイオン収束系１
０にて収束され、偏向電極１１により半導体基板
結晶８の所定の位置にイオンを注入し、パターン
の描画を行う。目的とするイオンの注入が完了し
たら、質量分離器７に指令信号を送り、次の目的
とするイオンのみを選択的に分離、放出させ、前
述と同様に所定のパターンの描画を行う。
源として用いて−族化合物半導体基板結晶に
不純物イオンを注入する一実施例を示し、１は電
界放出型イオン発生部であつて、エミツタ電極２
の先端付近のリザーバに三元合金３を液体金属イ
オン源として装填する。エミツタ電極２を所定の
温度加熱して合金３が溶融したら、エミツタ電極
２とその前方に配置されたイオン引き出し電極４
に数KVの電圧を印加すると、電界蒸発、電界電
離などにより、イオン発生部１より三つの元素を
混合したイオンビーム５が放出されることにな
り、前絞収束系６を通つて質量分離器７へ導かれ
る。質量分離器７では混合イオンより目的とする
イオンのみを選択的に分離、放出する。放出され
た目的とするイオンのビーム９はイオン収束系１
０にて収束され、偏向電極１１により半導体基板
結晶８の所定の位置にイオンを注入し、パターン
の描画を行う。目的とするイオンの注入が完了し
たら、質量分離器７に指令信号を送り、次の目的
とするイオンのみを選択的に分離、放出させ、前
述と同様に所定のパターンの描画を行う。
上述の如く、この発明による三元合金を電界放
出型イオンビーム発生装置の液体金属イオン源と
して用いることにより、イオン注入操作中、イオ
ン源を取り替えることなく、ｎ型、Ｐ型任意の不
純物イオンを同一基板結晶上に連続的に注入する
ことができ、従つて、最近提案されているサブミ
クロンのオーダで収束されたイオンビームによる
マスクレスイオン注入に利用し、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
とになる。特に、Seは高濃度注入を行う場合、
高い活性化率を示すことが知られており、上記の
ように本発明の合金の融点は低いので、上述の如
きｐ型の高濃度イオン注入に用いると操作が容易
で便利である。
出型イオンビーム発生装置の液体金属イオン源と
して用いることにより、イオン注入操作中、イオ
ン源を取り替えることなく、ｎ型、Ｐ型任意の不
純物イオンを同一基板結晶上に連続的に注入する
ことができ、従つて、最近提案されているサブミ
クロンのオーダで収束されたイオンビームによる
マスクレスイオン注入に利用し、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
とになる。特に、Seは高濃度注入を行う場合、
高い活性化率を示すことが知られており、上記の
ように本発明の合金の融点は低いので、上述の如
きｐ型の高濃度イオン注入に用いると操作が容易
で便利である。
次にこの発明を実施例により説明する。窒化硼
素製の坩堝にTlとSeを10ｇと2.7ｇの割合で入
れ、約190℃に昇温した結果、Tl−Se合金融液が
形成した。次にこの二元合金融液にMgを0.22ｇ
割合で投入し、約210℃にて１時間程度放置する
と、均等に分散したTl−Se−Mg三元合金とな
り、イオン源として所定の形状に成型し、冷却し
た。この三元合金の融点は約190℃であつた。
素製の坩堝にTlとSeを10ｇと2.7ｇの割合で入
れ、約190℃に昇温した結果、Tl−Se合金融液が
形成した。次にこの二元合金融液にMgを0.22ｇ
割合で投入し、約210℃にて１時間程度放置する
と、均等に分散したTl−Se−Mg三元合金とな
り、イオン源として所定の形状に成型し、冷却し
た。この三元合金の融点は約190℃であつた。
この三元合金を第２図に示した構造のマスクレ
スイオンビーム注入装置のタングステン製エミツ
タ電極を備えたイオン発生部のリザーバに液体金
属イオン源として装填し、上記エミツタ電極を
200℃程度に加熱することにより三元合金は溶融
し、エミツタ電極表面が濡れはじめた。この状態
でエミツタ電極とイオン引き出し電極との間に５
〜6KVの高電圧を印加すると、Tl−Mg−Seの混
合イオンビームが電極先端より放出された。
スイオンビーム注入装置のタングステン製エミツ
タ電極を備えたイオン発生部のリザーバに液体金
属イオン源として装填し、上記エミツタ電極を
200℃程度に加熱することにより三元合金は溶融
し、エミツタ電極表面が濡れはじめた。この状態
でエミツタ電極とイオン引き出し電極との間に５
〜6KVの高電圧を印加すると、Tl−Mg−Seの混
合イオンビームが電極先端より放出された。
この放出された嵌合イオンビームをEXB質量
分離器でイオン分離を行つた結果、Mg、Se、Tl
のイオンがほぼ２：７：10の割合で存在してい
た。
分離器でイオン分離を行つた結果、Mg、Se、Tl
のイオンがほぼ２：７：10の割合で存在してい
た。
第１図ａはTl−Mg合金の組成比と融点の関係
を示すグラフ、第１図ｂはTl−Se合金の組成比
と融点の関係を示すグラフ、第２図はマスクレス
イオン注入装置の一実施例を示す概略構成図であ
る。 １……電界放出型イオン発生部、２……エミツ
タ電極、３……三元合金、５……混合イオンビー
ム、７……質量分離器、８……基板結晶、９……
選択イオンビーム。
を示すグラフ、第１図ｂはTl−Se合金の組成比
と融点の関係を示すグラフ、第２図はマスクレス
イオン注入装置の一実施例を示す概略構成図であ
る。 １……電界放出型イオン発生部、２……エミツ
タ電極、３……三元合金、５……混合イオンビー
ム、７……質量分離器、８……基板結晶、９……
選択イオンビーム。
Claims (1)
- １ Tl−Mg−Seの三元合金であつて、その組成
比が50〜55：８〜12：35〜40原子％で構成されて
いることを特徴とする電界放出型イオンビーム発
生装置用液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027197A JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027197A JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172346A JPS60172346A (ja) | 1985-09-05 |
| JPH0360140B2 true JPH0360140B2 (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=12214360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027197A Granted JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172346A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859411A (en) * | 1988-04-08 | 1989-08-22 | Xerox Corporation | Control of selenium alloy fractionation |
| US4894307A (en) * | 1988-11-04 | 1990-01-16 | Xerox Corporation | Processes for preparing and controlling the fractionation of chalcogenide alloys |
| US5002734A (en) * | 1989-01-31 | 1991-03-26 | Xerox Corporation | Processes for preparing chalcogenide alloys |
| JP2574263Y2 (ja) * | 1991-01-08 | 1998-06-11 | エヌオーケー 株式会社 | ダストカバー |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59027197A patent/JPS60172346A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60172346A (ja) | 1985-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |