JPH06101296B2 - Liquid metal ion source - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン打込み機、イオンマイクロビーム描画装
置などのイオン源に係り、特にリン（Ｐ）イオン、ヒ素
（As）、ホウ酸（Ｂ）イオンを安定に長時間引出すこと
のできる液体金属イオン源に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion source such as an ion implanter and an ion microbeam drawing apparatus, and particularly to phosphorus (P) ions, arsenic (As), boric acid (B). The present invention relates to a liquid metal ion source capable of stably extracting ions for a long time.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

液体金属イオン源から放出されるイオンビームは、高輝
度であり、サブミクロンの微小径のビームが得られるこ
とから、半導体プロセスにおけるリングラフイやドーピ
ング（打込み）、エツチングなどが、従来用いられてき
たマスクを使用せず（マスクレス）に行なえることや、
化学的な手法を用いずに行なえる可能性を極めているた
め、液体金属イオン源が近年注目をあびている。Since the ion beam emitted from the liquid metal ion source has a high brightness and a beam with a submicron minute diameter can be obtained, masks that have been conventionally used in semiconductor processes such as Linography, doping (etching), and etching. Without using (maskless),
Liquid metal ion sources have been attracting attention in recent years because they have a great possibility of being used without using a chemical method.

この液体金属イオン源の動作原理は次の如くである、先
ず、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ta）、モリブデン
（Mo）等から成り、その先端が鋭く尖がらされたエミツ
ターに、抵抗加熱あるいは、電子線衝撃、レーザ光など
により溶融されたイオン化すべき物質（液体金属）を供
給する。エミツターと引出し電極の間に高電圧を印加し
ていくと、エミツター先端部に電界が集中する。これに
よりエミツター先端部の液体金属はテーラーコーン（Ta
ylor Cone）と呼ばれる円錐状突起を形成し、その先端
からイオンが引出される。The principle of operation of this liquid metal ion source is as follows. First, an emitter that is made of tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), etc. and has a sharply pointed tip is used for resistance heating or A substance (liquid metal) to be ionized which is melted by electron beam bombardment, laser light, etc. is supplied. When a high voltage is applied between the emitter and the extraction electrode, the electric field concentrates on the tip of the emitter. As a result, the liquid metal at the tip of the emitter is
ylor Cone) forms a conical projection, from which the ions are extracted.

このような液体金属イオン源を種々の分野で利用する場
合、イオン源としては長時間、安定して目的とするイオ
ン種のビームが引き出せることが重要となる。When such a liquid metal ion source is used in various fields, it is important for the ion source to be capable of stably extracting a target ion species beam for a long time.

ところで、シリコン半導体に対するｎ型不純物元素のう
ちで最も重要とされているものの中にリン（Ｐ）とヒ素
性（As）、一方、ｐ型にはホウ素（Ｂ）がある。By the way, phosphorus (P) and arsenic (As) are among the most important n-type impurity elements for silicon semiconductors, while boron (B) is p-type.

Ｐ単体は、融点が44.1℃で、その温度での蒸気圧が0.18
1mmHgと高蒸気圧のために、Ｐ単体を液体金属イオン源
のイオン化物質として用いることは困難である。一方、
Ｂ単体は、融点が約2300℃と高く、Ｂ単体をイオン化物
質として採用することは困難である。このように、イオ
ン化したい物質が高融点であつたり、高蒸気圧性の物質
である場合、それらの物質と他の金属との合金の形にし
て上記難点を軽減し、この合金を溶融し液体状にした
後、高電界下でこの合金をイオン化物質として合金成分
元素のイオンを引出し、質量分離によつて所望のイオン
のみを得る方法が有効となる。したがつて、ＰやAs,Bを
含むイオン化物質、つまり、安定して且つ長時間Ｐイオ
ン,Asイオン,Bイオンを引出せるような合金を探索する
ことが重要なポイントとなる。The simple substance of P has a melting point of 44.1 ° C and a vapor pressure of 0.18 at that temperature.
Due to the high vapor pressure of 1 mmHg, it is difficult to use P simple substance as the ionized substance of the liquid metal ion source. on the other hand,
Since the melting point of B simple substance is as high as about 2300 ° C., it is difficult to adopt B simple substance as an ionized substance. In this way, when the substance to be ionized has a high melting point or a substance with a high vapor pressure, it is made into an alloy of these substances and other metals to reduce the above-mentioned difficulties, and this alloy is melted to form a liquid. After this, a method is effective in which ions of alloy component elements are extracted using this alloy as an ionized substance under a high electric field and only desired ions are obtained by mass separation. Therefore, it is important to search for an ionized substance containing P, As, B, that is, an alloy that can stably extract P ions, As ions, and B ions for a long time.

このようなイオン化物質の選択については、イオン源動
作の重要なポイントとなり、かつ、本発明の背景となる
ので、ここで詳述する。The selection of such an ionized substance will be an important point in the operation of the ion source and the background of the present invention, and thus will be described in detail here.

液体金属イオン源に用いるイオン化物質に要求される条
件は、一般に、その融点が高くとも1500℃程度までであ
り、その温度で蒸気圧が低く、また、高温長時間使用し
た場合にエミツター材料との反応が皆無か、あるいはあ
つても少なく、かつ濡れ性も良好であることである。Generally, the conditions required for the ionized substance used for the liquid metal ion source are such that the melting point is high even up to about 1500 ° C., the vapor pressure is low at that temperature, and when it is used at high temperature for a long time, There is no reaction, or there is little reaction, and the wettability is good.

具体的に述べると、イオン化物質を適切に選択しなけれ
ば以下に示すような問題を生じ、所望のイオン化ビーム
が引出せないか、または、引出すことができたとしても
放出されたイオン電流が不安定であつたり、イオン源の
寿命が極めて短いという致命的な欠点が生じる。つま
り、この問題点とは、 １）溶融イオン化物質の蒸気圧が高いために、蒸発が激
しく、目的とする引出しイオン種が短時間で枯渇してし
まう。Specifically, if the ionized substance is not properly selected, the following problems occur, and the desired ionized beam cannot be extracted, or even if it can be extracted, the emitted ion current is unstable. However, there is a fatal drawback that the life of the ion source is extremely short. In other words, the problems are as follows: 1) Since the vapor pressure of the molten ionized substance is high, the evaporation is intense and the target extracted ionic species is depleted in a short time.

２）エミツターチツプと溶融状態のイオン化物質が激し
く反応し、短時間でイオンビームの引出しが停止する。2) The emitter chip and the ionized substance in the molten state react violently, and the extraction of the ion beam is stopped in a short time.

３）溶融イオン化物質の粘性が高すぎる、あるいは、エ
ミツターチツプとの濡れ性が悪い等の理由によりイオン
ビームの引出しが困難である。3) It is difficult to extract the ion beam because the viscosity of the molten ionized substance is too high or the wettability with the emitter chip is poor.

などである。And so on.

上記のような問題点を考慮対象として、イオン化物質を
選択しなければならない。Ionized substances must be selected in consideration of the above problems.

従来この種のイオン化物質として融点が400〜1000℃のP
t₈₂B₁₈，Pd₄₀Ni₄₀B₂₀，Pt₂₇Ni₁₃B₆₀，Au_36.5Pt₂₀Ge_13.5
B₃₀，Pd₄₀Ni₄₀B₁₀As₁₀，Pt₇₂As₂₈，Pd₂₄Sn₆₈As₈等の合
金が用いられている（特開昭57−132653号）が、いずれ
も、所望のイオンの数は、B,P,Asのうち１種である。唯
一、２種引出すことのできるPd₄₀Ni₄₀B₁₀As₁₀について
は、B,Asの組成率が低く、引出せるイオン電流が少ない
という欠点を有していた。その他の公知例についても上
述のような問題点を有していた。Conventionally, this type of ionized substance has a melting point of 400 to 1000 ° C
t ₈₂ B ₁₈ , Pd ₄₀ Ni ₄₀ B ₂₀ , Pt ₂₇ Ni ₁₃ B ₆₀ , Au _36.5 Pt ₂₀ Ge _13.5
Alloys such as B ₃₀ , Pd ₄₀ Ni ₄₀ B ₁₀ As ₁₀ , Pt ₇₂ As ₂₈ , and Pd ₂₄ Sn ₆₈ As ₈ are used (Japanese Patent Laid-Open No. 57-132653), but all have a desired number of ions. Is one of B, P and As. Only Pd ₄₀ Ni ₄₀ B ₁₀ As ₁₀ , which can be extracted from two types, has the drawback that the composition ratio of B and As is low and the ion current that can be extracted is small. The other known examples also have the above-mentioned problems.

また、半導体プロセスの立場から、ＢまたはAsを含んだ
イオン化物質中にＰを含め、同一イオン源からＢおよび
P,BおよびAs,AsおよびP,もしくはＢとＰとAsのドーパン
トイオンを放出するような液体金属イオン源が望まれて
いた。From the standpoint of semiconductor processing, P is contained in an ionized substance containing B or As, and B and
A liquid metal ion source that emits P, B and As, As and P, or B and P and As dopant ions has been desired.

このようなイオン化物質は、上記した公知例のイオン化
物質にＰを単に混ぜ合わせるだけでは作製できない。こ
れはＰが高蒸気圧性という特殊な性質を持つているため
簡単に合金化できないことや、Ｐのイオンが、既に含ま
れている他元素イオンの質量電荷比（m/e,m:質量数、e:
電荷数）と重なり、所望の単元素イオンビームが得られ
ないという問題が生じる。たとえば、⁶²Ni²⁺と³¹P⁺のm/
eはいずれも31となりNiを含む合金からはP⁺を単独に引
出すことはできない。Such an ionized substance cannot be produced by simply mixing P with the above-mentioned known ionized substance. This is because P has a special property of high vapor pressure and cannot be easily alloyed, and the P ion has a mass-to-charge ratio (m / e, m: mass number) of already contained other element ions. , E:
Therefore, a desired single-element ion beam cannot be obtained, which is a problem. For example, ⁶² Ni ²⁺ and ³¹ P ⁺ m /
e is 31 in all, and P ⁺ cannot be extracted alone from the alloy containing Ni.

このような現状から、上記した問題を生じないで、所望
のB,P,Asのうち少なくとも２元素以上を引出すことので
きる液体金属イオン源の開発が望まれていた。Under such circumstances, it has been desired to develop a liquid metal ion source capable of extracting at least two elements out of desired B, P and As without causing the above problems.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発
明の目的は、Ｂイオン,PイオンおよびAsイオンのうち少
なくとも２種のイオンを安定に且つ長時間引出すことの
できる液体金属イオン源を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is a liquid metal ion source capable of stably extracting at least two kinds of ions among B ions, P ions and As ions for a long time. To provide.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明者等は、Si半導体プロセスにおいて重要とされて
いるか高融点であつたり高蒸気圧性のために単元素イオ
ン化物質からのイオン引出しが困難なB,PもしくはAsの
イオン電流を多く取るために、また、上記３元素のうち
少なくとも２元素以上のイオンを引出すために、これら
のイオン化すべき元素を高濃度に含む合金で、かつ、比
較的低融点で、しかも低蒸気圧を有し、さらに、W,Ti,M
o,Ta、グラツシーカーボン、あるいはSiC系、WC系、BN
系等の材料をエミツター材料として用いた時、それらと
反応が皆無か、あるいはあつても少なく、濡れ性も良好
なイオン化物質を探索し、上記の目的とする元素のイオ
ンを放出することができる液体金属イオン源を得ること
を試み、本発明に到達したものである。The inventors of the present invention, in order to obtain a large ionic current of B, P or As, which is difficult to extract ions from a single element ionized substance due to high vapor pressure or high melting point which is regarded as important in Si semiconductor process. Further, in order to extract ions of at least two elements out of the above three elements, it is an alloy containing these elements to be ionized in a high concentration, has a relatively low melting point, and has a low vapor pressure, and , W, Ti, M
o, Ta, glassy carbon, or SiC, WC, BN
When a material such as a system is used as an emitter material, it is possible to search for an ionized substance that has no or little reaction with them and has good wettability, and release ions of the above-mentioned target element. The present invention has been achieved by trying to obtain a liquid metal ion source.

本発明者等は、半導体プロセスの立場から同一イオン源
から少なくとも２種以上のドーパント、望ましくはｎ
型,p型各１種類ずつ、更に望ましいイオン源としてｎ型
のP,Asおよびｐ型のＢの３種類のイオンを引出すことの
できる液体金属イオン源を望んでいた。このようなイオ
ン源を搭載した集束イオンビーム装置の稼働によつて、
半導体プロセスの中の特に、イオン打込みにおいて、異
種イオンを打ち込み分ける際、イオン源を交換すること
なく、集束イオンビーム装置内に備えたＥ×Ｂ質量分離
器の電界あるいは磁界を変化させるだけで目的とするイ
オンを選択することでき、スループツトが格段に向上す
る。そこで、PtまたはPdが目的とする元素B,P,Asと、こ
れらの元素（B,P,As）の濃度が20から40原子パーセント
で比較的低融点（約600〜850℃）の合金が得られること
に着目し、これら二元系合金同志をさらに合金化しイオ
ン化物質を作製した。その結果、PtまたはPdを基材料と
し、B,P,Asのうち少なくとも２元素を含む３元系または
４元系合金が、エミツター先端への流れが最も良く、ま
た、溶融イオン化物質とエミツターとの反応が抑制され
た。さらに、濡れ性をさらに改善するためにイオン化物
質中にCuを混入することにより、上記イオン化物質で、
B,P,Asのうち少なくとも２種以上のイオンの、安定かつ
長寿命で高電流密度のイオン電流が得られることを見出
した。From the viewpoint of semiconductor processing, the present inventors have found that at least two or more dopants, preferably n, from the same ion source are used.
A liquid metal ion source capable of extracting three types of ions of n-type P, As and p-type B as a more desirable ion source has been desired. With the operation of the focused ion beam device equipped with such an ion source,
Especially in ion implantation in the semiconductor process, when implanting different types of ions, the purpose is simply to change the electric field or magnetic field of the E × B mass separator provided in the focused ion beam device without exchanging the ion source. It is possible to select the ion to be used, and the sloping efficiency is remarkably improved. Therefore, the target element B, P, As of Pt or Pd and the alloy having a relatively low melting point (about 600 to 850 ° C) with a concentration of these elements (B, P, As) of 20 to 40 atomic percent are prepared. Focusing on what can be obtained, these binary alloys were further alloyed to produce an ionized substance. As a result, a ternary or quaternary alloy containing Pt or Pd as a base material and containing at least two elements of B, P, As has the best flow to the tip of the emitter, and also has a molten ionized substance and an emitter. Reaction was suppressed. Furthermore, by mixing Cu into the ionized substance in order to further improve the wettability, the above ionized substance,
It has been found that a stable, long-life, and high-current-density ion current of at least two ions of B, P, and As can be obtained.

本発明の液体金属イオン源は、イオン化物質を溶融して
保持する溜め部と、この溜め部から供給される溶融イオ
ン化物質のイオンをその先端から放出するように配置さ
れたエミツターと、このエミツターとの間に高電界を作
りエミツター先端からイオンを引出す引出し電極とから
構成される液体金属イオン源において、上記イオン化物
質として、その組成式がY_KX_Lで示され、上記ＹがPtおよ
びPdからなる群より選択した少なくとも１元素からな
り、上記ＸがAs,BおよびＰからなる群より選択した少な
くとも２元素からなり、上記K,Lは原子パーセント数を
表わし、30＜Ｌ＜60で、かつ、Ｋ＋Ｌ＝100である合金
を用いるか、もしくは、その組成式が、Y_MX_LZ_Nで示さ
れ、上記ＹがPtおよびPdからなる群より選択した少なく
とも１元素からなり、上記ＸがAs,BおよびＰからなる群
より選択した少なくとも２元素からなり、上記ＺはCu元
素からなり、上記M,L,Nは原子パーセント数を表わし、3
0＜Ｌ＜60,0＜Ｎ＜50で、かつＭ＋Ｌ＋Ｎ＝100である合
金を用いることを特徴としている。The liquid metal ion source of the present invention comprises a reservoir for melting and holding an ionized substance, an emitter arranged to release the ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir from its tip, and this emitter. In a liquid metal ion source composed of an extraction electrode that creates a high electric field between and draws out ions from the tip of an emitter, the composition formula of the ionized substance is represented by Y _K X _L , and Y is derived from Pt and Pd. Consisting of at least one element selected from the group consisting of: X, consisting of at least two elements selected from the group consisting of As, B and P, said K, L representing an atomic percentage number, 30 <L <60, and , K + L = 100, or its composition formula is represented by Y _M X _L Z _N , wherein Y is at least one element selected from the group consisting of Pt and Pd, and X is At least two elements selected from the group consisting of As, B and P, Z is made of Cu element, M, L and N are atomic percentage numbers, and 3
The alloy is characterized in that 0 <L <60, 0 <N <50 and M + L + N = 100.

なお、上記イオン化物質の組成式を構成成分ＹがPtの場
合とPdの場合とについて展開して示せば、次のとおりで
ある。すなわち、本発明においては、a,b,c,d,e,f,g,h,
i,およびｊを原子パーセント数を表わすものとし、ま
た、ＸをAs,BおよびＰからなる群から選択した少なくと
も２元素からなるものとして、イオン化物質に、組成式
Pt_aX_bで示され、かつ30＜ｂ＜60,a＋ｂ＝100である合金
を用いるか、組成式 Pd_cX_dで示され、かつ、30＜ｄ＜60,c＋ｄ＝100で示され
る合金を用いるか、または、組成式、Pt_eX_fCu_gで示さ
れ、かつ、30＜ｆ＜60,0＜ｇ＜50,e＋ｆ＋ｇ＝10である
合金を用いるか、もしくは、組成式Pd_hX_iCu_jで示され、
かつ、30＜ｉ＜60,0＜ｊ＜50,h＋ｉ＋ｊ＝100である合
金を用いたことを特徴とする。ここで、Ｘの量はイオン
源としての効率を良くし、イオン電流を多く取るため
に、また、比較的低融点にするために、30原子パーセン
トを越えるのが望ましい。しかし、余り多くなり過ぎる
と、エミツター材や溜め部との反応が大きくなり、濡れ
性も悪くなつたり融点が高くなり、イオン源としての寿
命が、極端に短かくなることからＸの量として60原子パ
ーセント未満にする必要がある。The composition formula of the above-mentioned ionized substance can be expanded and shown for the case where the constituent component Y is Pt and the case where it is Pd. That is, in the present invention, a, b, c, d, e, f, g, h,
i, and j are atomic percentages, and X is at least two elements selected from the group consisting of As, B and P, and the composition formula
An alloy represented by Pt _a X _b and having 30 <b <60, a + b = 100, or an alloy represented by the composition formula Pd _c X _d and 30 <d <60, c + d = 100 Or an alloy represented by the composition formula Pt _e X _f Cu _g and having 30 <f <60,0 <g <50, e + f + g = 10, or a composition formula Pd _h X _i Cu _j ,
Further, it is characterized in that an alloy having 30 <i <60, 0 <j <50, h + i + j = 100 is used. Here, the amount of X is preferably more than 30 atomic percent in order to improve the efficiency as an ion source, to obtain a large ion current, and to have a relatively low melting point. However, if the amount is too large, the reaction with the emitter material and the reservoir will be large, the wettability will be poor, the melting point will be high, and the life as an ion source will be extremely short. Must be less than atomic percent.

かかる本発明の特徴によつて、これまで液体金属イオン
源からの放出が困難とされてきたＰイオン、Asイオン、
Ｂイオンのうち、少なくとも２種以上のイオンを同一イ
オン源から安全に、かつ、長時間放出することが可能と
なり、その結果、シリコン半導体プロセスにおいて重要
な、ＰイオンＢイオン,Asイオンのうち少なくとも２種
のイオンを放出することのできる液体金属イオン源の提
供が可能となつた。Due to the features of the present invention, P ions, As ions, which have been difficult to release from liquid metal ion sources,
It is possible to safely release at least two or more kinds of B ions from the same ion source for a long time, and as a result, at least P ions, B ions and As ions, which are important in the silicon semiconductor process, are released. It has become possible to provide a liquid metal ion source capable of releasing two types of ions.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例１ 第１図は本発明に係る液体金属イオン源の基本構成を示
す図である。このイオン源のイオン化物質５の溶融の仕
方は通電加熱型である。エミツター１は支持部を介して
絶縁碍子２に固定されている。イオン化物質５を溶融す
るための通電加熱ヒーターを兼ねた溜め部３はその両端
で電流導入端子4,4′に固定されており、溜め部３の中
央には溶融したイオン化物質５で濡れたエミツター１が
通る円孔６が設けられている。第１図は、溶融イオン化
物質５で濡れたエミツター１が溜め部３にある円孔６か
ら突出した状態を示している。７は引出し電極であり、
この引出し電極７とエミツター１との間に数KVの電界を
印加することにより、エミツター１の先端からイオンビ
ーム８を、引出し電極７にあけた貫通孔９を介して下方
に引出すことができる。本実施例の場合、エミツターは
直径0.4mmのモリブデン（Mo）製であり、その先端は電
界研磨により曲率半径を数μｍ以下に鋭く尖らせてあ
る。ヒーターを兼ねた溜め部３は、厚さ0.1mmのモリブ
デン（Mo）板製で、中央にある凹部は、イオン化物質５
を数mm³溜めることができるように加工されている。こ
の溜め部３の中央に設けられた円孔６の直径は約1mmで
ある。Example 1 FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a liquid metal ion source according to the present invention. The method of melting the ionized substance 5 of the ion source is an electric heating type. The emitter 1 is fixed to the insulator 2 via a supporting portion. The reservoir 3 also serving as an electric heating heater for melting the ionized substance 5 is fixed to the current introducing terminals 4, 4'at both ends thereof, and the emitter which is wet with the molten ionized substance 5 is provided in the center of the reservoir 3 A circular hole 6 through which 1 passes is provided. FIG. 1 shows a state in which the emitter 1 wet with the molten ionized substance 5 protrudes from the circular hole 6 in the reservoir 3. 7 is an extraction electrode,
By applying an electric field of several KV between the extraction electrode 7 and the emitter 1, the ion beam 8 can be extracted downward from the tip of the emitter 1 through the through hole 9 formed in the extraction electrode 7. In the case of this embodiment, the emitter is made of molybdenum (Mo) having a diameter of 0.4 mm, and the tip thereof is sharpened to have a radius of curvature of several μm or less by electropolishing. The reservoir part 3 also serving as a heater is made of molybdenum (Mo) plate with a thickness of 0.1 mm, and the recess in the center is the ionized substance 5.
It is processed so that a few mm ³ can be stored. The diameter of the circular hole 6 provided in the center of the reservoir 3 is about 1 mm.

第１図において、符号10はイオン化物質５の加熱電源、
11はイオン引出し電源、12はイオン加速電源、13は真空
容器である。In FIG. 1, reference numeral 10 is a heating power source for the ionized substance 5,
11 is an ion extraction power supply, 12 is an ion acceleration power supply, and 13 is a vacuum container.

本実施例１で用いたイオン化物質５は、 Pt₆₅P₇B₂₈である。このイオン化物質５の製造方法は、P
t−Ｂ共晶合金とPt−Ｐ共晶合金そそれぞれ小片を以下
に示す重量割合で混合し、石英アンプル内に入れ、真空
封止した後、これを電気炉で溶解させた。第１表にPt,P
d又はCuを基材料としてB,P,Asの元素を含んだ共晶合金
の組成率とその時の融点が示されているとおり、Pt−Ｂ
共晶合金にはＢが約40at％含まれ、融点は約830℃であ
り、Pt−Ｐ共晶合金にはＰが約20at％含まれその融点は
約590℃である。Pt₆₀B₄₀を60wt％、Pt₈₀P₂₀を40wt％の
割合で混合し Pt₆₅P₇B₂₈を得た。この３元系合金の融点は約750℃であ
る。The ionized substance 5 used in this Example 1 is Pt ₆₅ P ₇ B ₂₈ . The manufacturing method of this ionized substance 5 is P
Small pieces of t-B eutectic alloy and Pt-P eutectic alloy were mixed at the weight ratios shown below, placed in a quartz ampoule, vacuum-sealed, and then melted in an electric furnace. Pt, P in Table 1
As shown in the composition ratio of the eutectic alloy containing B, P, As elements with d or Cu as the base material and the melting point at that time, Pt-B
The eutectic alloy contains about 40 at% B and its melting point is about 830 ° C, and the Pt-P eutectic alloy contains about 20 at% P and its melting point is about 590 ° C. ₆₀ wt% of Pt ₆₀ B ₄₀ and ₄₀ wt% of Pt ₈₀ P ₂₀ were mixed to obtain Pt ₆₅ P ₇ B ₂₈ . The melting point of this ternary alloy is about 750 ° C.

このイオン源を約800℃で動作させたところ安定なイオ
ンビーム８の放出を得ることができた。この放出イオン
ビーム８を質量分離器（図示せず）に通し質量分析し、
その時の質量スペクトルの典型例を示したのが第２図で
ある。ただし、横軸は質量荷重比m/eであり、縦軸はイ
オン強度（任意単位）を示している。この時のイオン引
出し電圧は6.3kVで、全放出イオン電流は20μＡであつ
た。 When this ion source was operated at about 800 ° C., stable emission of the ion beam 8 could be obtained. The emitted ion beam 8 is passed through a mass separator (not shown) for mass analysis,
FIG. 2 shows a typical example of the mass spectrum at that time. However, the horizontal axis represents the mass load ratio m / e, and the vertical axis represents the ionic strength (arbitrary unit). At this time, the ion extraction voltage was 6.3 kV and the total emitted ion current was 20 μA.

このスペクトルから、本イオン源からPt⁺，Pt²⁺，B⁺，P
⁺，P²⁺のイオンが放出されており、この中で¹¹B⁺のピー
クが最も強く、ＰイオンについてはP⁺よりP²⁺の方がイ
オン強度が大きいことがわかる。From this spectrum, Pt ⁺ , Pt ²⁺ , B ⁺ , P
^+, Are released ions P ^2+, the inside with ¹¹ B ⁺ strongest peak of, for P ions it can be seen that toward the P ²⁺ than P ⁺ has a larger ionic strength.

本イオン源の効果は、比較的低融点で、Siに対するｎ型
とｐ型のイオンを同時に引き出すこができ、Si基板にｎ
型,p型不純物を打ち込む場合、打込み装置に設けた質量
分離器の電場あるいは磁場の強度を切り変えることだけ
で２種のイオンを打ち込むことができる。The effect of this ion source is that it has a relatively low melting point and can simultaneously extract n-type and p-type ions for Si.
When implanting p-type or p-type impurities, two types of ions can be implanted by simply changing the electric or magnetic field strength of the mass separator provided in the implanting device.

また、Ｐイオンについては、P⁺よりP²⁺のイオン強度が
強く出ていることから、本イオン源をイオン打込みとい
う応用に用いた場合、非常に有効な効果をもたらす。つ
まり、ある加速電圧Ｅ（kV）で加速されたP²⁺イオンは
２倍の2E（keV）となるエネルギーで基板に打込まれ
る。一方、P⁺のエネルギーはＥ（keV）であるので、P²⁺
はP⁺に比べより深く基板内に打込まれることになる。具
体例をあげると、Ｅ＝100keVで加速されたP⁺とP²⁺をSi
基板に打込んだ場合、それぞれのイオンの侵入深さ（飛
程）はおよそ0.12μm,0.25μｍとなり、P²⁺の方が飛程
が大きいことがわかる。従つて、P⁺とP²⁺を使い分けて
打ち込むことにより、同一加速電圧で違つた深さに打込
めるという効果をもたらす。As for the P ions, since it is out strong ionic strength than P ⁺ P ^2+, when the present ion source used in the application of ion implantation, resulting in very beneficial effects. That is, P ²⁺ ions accelerated at a certain acceleration voltage E (kV) are implanted into the substrate with doubled energy of 2E (keV). On the other hand, the energy of P ⁺ is E (keV), so P ²⁺
Will be driven deeper into the substrate than P ⁺ . As a specific example, P ⁺ and P ²⁺ accelerated at E = 100 keV are
When implanted into the substrate, the penetration depth (range) of each ion is about 0.12 μm and 0.25 μm, and it can be seen that P ²⁺ has a larger range. Therefore, by implanting P ⁺ and P ²⁺ separately, it is possible to implant at different depths with the same accelerating voltage.

本実施例では、イオン化物質５を２種の共晶合金を混ぜ
あわせて作製したが、必ずしも共晶合金同志である必要
はなく、例えば、共晶点以外の濃度（組成率）を持つ合
金同志の混合でもよいし、Pt−Ｐ合金にＢ単体を混ぜて
合金化してもよい。In the present embodiment, the ionized substance 5 was prepared by mixing two kinds of eutectic alloys, but the eutectic alloys do not necessarily have to be the same. For example, alloys having a concentration (composition ratio) other than the eutectic point may be used. Alternatively, the Pt-P alloy may be mixed with B alone to form an alloy.

実施例２ 本実施例２では、イオン化物質５を除いて実施例１で用
いた液体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例２で
用いたイオン化物質５は、組成式Pt_aX_b（X:B,P,Asのう
ち少なくとも２元素）のうち、特に、Ｘとして、ＢとAs
の２元素である場合で、Pt₆₆B₁₉As₁₅を用いた。イオン
化物質５の製造法としては、Pt−Ｂ共晶合金（Pt
₆₀B₄₀；融点、約830℃）とPt−As共晶合金（Pt₇₂As₂₈；
融点、約600℃）を重量割合でそれぞれ40％対60％で混
ぜあわせ合金化した。融点は約600℃である。Example 2 The present Example 2 has the same configuration as the liquid metal ion source used in Example 1 except for the ionized substance 5, and the ionized substance 5 used in this Example 2 has the composition formula Pt _a X _b ( X: at least 2 elements out of B, P, As), especially as X, B and As
Pt ₆₆ B ₁₉ As ₁₅ was used in the case of two elements. As the method for producing the ionized substance 5, a Pt-B eutectic alloy (Pt
₆₀ B ₄₀ ; melting point, approx. 830 ℃) and Pt-As eutectic alloy (Pt ₇₂ As ₂₈ ;
(Melting point, about 600 ° C) were mixed by weight ratio of 40% to 60%, respectively, and alloyed. The melting point is about 600 ° C.

このイオン源を約650℃で動作させ、安定なイオン放出
を確認した。このイオンビーム８を質量分析した結果、
B⁺，AS⁺，AS²⁺．Pt²⁺Pt⁺のピークが見られ、Si基板への
イオン打込みに必要なB⁺やAS⁺が引出されていることが
確認された。本実施例の場合、実施例１と同様同一イオ
ン源からSiに対するｎ型とｐ型の不純物のイオンを引出
すことができるという効果を持つが、特に、ｎ型不純物
のうちAsイオンが引出せることから、イオン打込みへの
応用を考えた場合、Si基板内でのイオンの拡散がＰイオ
ンに比べ小さくすることができるという効果を持つ。This ion source was operated at about 650 ° C, and stable ion emission was confirmed. As a result of mass spectrometry of this ion beam 8,
B ⁺ , AS ⁺ , AS ²⁺ . The peak of Pt ²⁺ Pt ⁺ was observed, and it was confirmed that B ⁺ and AS ⁺ necessary for ion implantation into the Si substrate were extracted. In the case of the present embodiment, as in the first embodiment, there is an effect that ions of n-type and p-type impurities with respect to Si can be extracted from the same ion source, but in particular, As ions of n-type impurities can be extracted. Therefore, when the application to ion implantation is considered, there is an effect that diffusion of ions in the Si substrate can be made smaller than that of P ions.

実施例３ 本実施例で用いたイオン化物質５は、 Pt₆₅P₂₃As₁₂である。このイオン化物質５の製造方法
は、Pt−Ｐ共晶合金とPt−As共晶合金を重量割合で１対
１で混ぜ、合金化した。この３元系合金の融点は約700
℃である。Example 3 The ionized substance 5 used in this example is Pt ₆₅ P ₂₃ As ₁₂ . In the method for producing the ionized substance 5, the Pt-P eutectic alloy and the Pt-As eutectic alloy were mixed in a weight ratio of 1: 1 to form an alloy. The melting point of this ternary alloy is about 700.
℃.

イオン化物質５をイオン源に搭載し、イオンを引出し、
引出されたイオンを質量分析した結果、P⁺，AS²⁺，A
S⁺，Pt²⁺などのピークが見られた。Ionized substance 5 is installed in the ion source to extract ions,
Mass spectrometric analysis of the extracted ions showed P ⁺ , AS ²⁺ , A
Peaks such as S ⁺ and Pt ²⁺ were observed.

本イオン源の場合、Si半導体に対するｎ型不純物イオン
を２種類放出することができ、従来型のイオン打込み装
置（イオンインプランター）でB⁺などｐ型不純物が打込
まれた後、極所的にｎ型不純物を打込む際に有効であ
る。特に、ＰとAsとでは、Si基板に打込まれた後のイオ
ンの拡散の度合が違うため、所望の打込み深さや広さに
対して、P⁺とAS⁺、さらにP²⁺，AS²⁺を使い分けることが
できるという特徴を有する。In the case of this ion source, two types of n-type impurity ions can be emitted to the Si semiconductor, and after the p-type impurities such as B ⁺ are implanted by the conventional ion implanter (ion implanter), This is effective when implanting an n-type impurity in the. In particular, since P and As have different degrees of diffusion of ions after being implanted into the Si substrate, P ⁺ and AS ⁺ , and further P ^{2 +} and AS ² with respect to the desired implantation depth and width. It has the feature that ⁺ can be used properly.

また、本イオン化物質の場合、金属との反応性が強いＢ
が含まれていないため、エミツターやイオン化物質の溜
め部にタングステンやモリブデン等、この種のイオン源
でよく多用される金属材料を使うことができ、200時間
以上という長寿命も達成することができる。In the case of this ionized substance, B which has a strong reactivity with metal
Since it does not contain, it is possible to use metal materials such as tungsten and molybdenum, which are often used in this type of ion source, in the reservoir of the emitter and ionized substance, and it is possible to achieve a long life of 200 hours or more. .

実施例４ 本実施例で用いたイオン化物質５は、 Pt₆₇B₁₉P₄AS₁₀である。このイオン化物質は、Pt−B,Pt
−P,Pt−Asの各共晶合金を重量割合で、40％,20％,40％
で混合し、合金化した。Example 4 The ionized substance 5 used in this example is Pt ₆₇ B ₁₉ P ₄ AS ₁₀ . This ionized substance is Pt-B, Pt
-P, Pt-As eutectic alloys by weight, 40%, 20%, 40%
Were mixed and alloyed.

このイオン源を約900℃で動作させ、イオンを引出し、
これを質量分析することによつて、B⁺，P⁺，P²⁺，AS⁺，
AS²⁺などのイオン放出が確認できた。第３図にその時の
質量スペクトルを示す。本実施例の利点は、Si半導体に
対するｐ型ドーパントであるＢの他に、ｎ型ドーパント
のＰとAsの２種、計３種類のドーパントを放出すること
ができることである。This ion source is operated at about 900 ° C to extract ions,
By mass spectrometric analysis, B ⁺ , P ⁺ , P ²⁺ , AS ⁺ ,
Ion emission such as AS ²⁺ was confirmed. FIG. 3 shows the mass spectrum at that time. The advantage of this embodiment is that in addition to B, which is a p-type dopant for Si semiconductors, two types of n-type dopants, P and As, a total of three types of dopants can be emitted.

ただ、実施例1,2,3と比較して、全放出イオン電流中に
占めるボロン、リン、ヒ素の各イオン電流の占める割合
が小さくなるため、打込みイオン種が上記の３種類にな
らなければ実施例１乃至３のイオン源を用いるのが好ま
しい。However, compared with Examples 1, 2, and 3, the ratio of each ion current of boron, phosphorus, and arsenic in the total emitted ion current becomes smaller, so that the implanted ion species must be the above three types. It is preferable to use the ion sources of Examples 1 to 3.

実施例１や２、さらに本実施例のようにイオン化物質に
ボロンが含まれている場合エミツターやイオン化物質の
溜め部に金属材料を用いると、ボロンと金属が反応し合
い、イオン放出の寿命が短かくなる傾向も見られるが、
この場合、エミツター材や溜め部の材質をSiC,C,BNなど
にすることによつて長寿命化することが可能である。When boron is contained in the ionized substance as in Embodiments 1 and 2, and when a metal material is used for the emitter and the reservoir of the ionized substance, the boron and the metal react with each other, and the life of ion emission is extended. Although it tends to be shorter,
In this case, it is possible to prolong the service life by using SiC, C, BN or the like as the material of the emitter material or the reservoir.

実施例５ 本実施例５で用いたイオン化物質５は、組成式Pd_cX
_d（ただし:XはB,P,Asのうち少くとも２元素）で示され
るもののうち、特に、ＸとしてＢとＰの２元素である場
合で、 Pd₆₉B₈P₂₃である。Example 5 The ionized substance 5 used in this Example 5 has the composition formula Pd _c X.
_{Among those represented by d} (however, X is at least two elements of B, P, and As), particularly when X is two elements of B and P, it is Pd ₆₉ B ₈ P ₂₃ .

ＢはPdと共晶合金を作り、Ｂが27at％の時共晶組成とな
り、その時の融点は約850℃である。一方、Ｐ用いPdと
共晶組成を作り、Ｐが約33at％で共晶合金となり、その
融点は約800℃となる。これら両共晶合金Pd₇₃B₂₇，Pd₆₇
P₃₃を30％,70％の重量割合でそれぞれ混合し、三元系合
金を作つた。この合金の融点は約800℃である。B forms a eutectic alloy with Pd and has a eutectic composition when B is 27 at%, and the melting point at that time is about 850 ° C. On the other hand, P is used to form a eutectic composition with Pd, and when P is about 33 at%, it becomes a eutectic alloy and its melting point is about 800 ° C. These eutectic alloys Pd ₇₃ B ₂₇ , Pd ₆₇
The P ₃₃ 30% respectively mixed in a weight ratio of 70%, SakuTsuta the ternary alloy. The melting point of this alloy is approximately 800 ° C.

エミツターにはSiCを針状に加工したもの、イオン化物
質の溜め部はＣ製である。実施例３で述べたようにＢは
金属との反応が強いため、従来のＷやMoという金属は避
け、Ｃ系材料を用いた。本イオン源から放出したイオン
を質量分析した質量スペクトルを第４図に示す。この時
の全放出イオン電流は40μＡ、引出し電圧は6.5kVであ
つた。主なピークはPd⁺，P²⁺，B⁺である。このように本
実施例においてもｎ型（P²⁺）,p型（B⁺）のドーパント
が放出されていることがわかる。The emitter is made of SiC processed into a needle shape, and the ionized substance reservoir is made of C. Since B has a strong reaction with a metal as described in Example 3, a C-based material was used instead of the conventional metals such as W and Mo. FIG. 4 shows a mass spectrum obtained by mass spectrometric analysis of ions emitted from the ion source. At this time, the total emitted ion current was 40 μA and the extraction voltage was 6.5 kV. The main peaks are Pd ⁺ , P ²⁺ and B ⁺ . As described above, it is understood that the n-type (P ²⁺ ) and p-type (B ⁺ ) dopants are also emitted in this example.

本実施例の効果は、ｎ型のＰイオンとｐ型のＢイオンが
放出できることはもちろんのことPd系合金はPt系合金に
比べ、SiCエミツターやＣヒーターに非常に濡れが良い
ため、イオンを長時間安定に引出すことができることで
ある。The effect of this embodiment is that the n-type P ion and the p-type B ion can be released, and the Pd-based alloy has much better wetting to the SiC emitter and the C heater than the Pt-based alloy. That is, it can be pulled out stably for a long time.

本実施例におけるイオン化物質の一般組成式Pd_cX_dにお
いて、ＸをＢとＰの組合わせに替え、ＢとAs,PとAsもし
くはＢとＰとAsと入れ替えてもよい。つまり、組成式と
して、Pd₆₈B₁₃As₁₉，Pd₆₅P₁₆As₁₉，Pd₆₈B₈P₁₃AS₁₁で示
されるイオン化物質についても、Pd₆₉B₈P₂₃と同様に、S
iC、グラツシーカーボン等の非金属材料製のエミツター
や、溜め部と非常に良い濡れ性を示し、イオン放出の長
寿命化が達成できた。In the general composition formula Pd _c X _d of the ionized substance in this embodiment, X may be replaced by a combination of B and P, and B and As, P and As or B and P and As may be replaced. That is, the ionized substances represented by the composition formulas of Pd ₆₈ B ₁₃ As ₁₉ , Pd ₆₅ P ₁₆ As ₁₉ , and Pd ₆₈ B ₈ P ₁₃ AS ₁₁ have the same S content as Pd ₆₉ B ₈ P _23.
It showed excellent wettability with the emitter made of non-metallic materials such as iC and glassy carbon, and the reservoir, and the long life of ion emission was achieved.

実施例６ 本実施例６で用いたイオン化物質５は、一般組成式Pt_eX
_fCu_g（ただし、ＸはB,P,Asのうち少なくとの２元素）で
示されるもののうち、特に、ＸとしてＢとＰである場合
で、 Pt₃₅B₂₄P₇Cu₃₄である。Example 6 The ionized substance 5 used in this Example 6 has the general composition formula Pt _e X.
_{Among those represented by f} Cu _g (where X is at least two elements of B, P and As), Pt ₃₅ B ₂₄ P ₇ Cu ₃₄ is used especially when X is B and P.

本イオン化物質は、実施例１で示した Pt₆₇P₇B₂₈の製造過程で、Pt−Ｐ共晶合金に替えて、Cu
−Ｐ共晶合金を用いたものである。ＰはCuとも共晶合金
となり、約16at％Ｐの時、共晶組成となり、その時の融
点は約715℃である。This ionized substance was replaced with a Pt-P eutectic alloy in the process of manufacturing Pt ₆₇ P ₇ B ₂₈ shown in Example 1, and Cu
-P eutectic alloy is used. P becomes a eutectic alloy with Cu, and when it is about 16 at% P, it becomes a eutectic composition, and the melting point at that time is about 715 ° C.

両共晶合金の混合割合は、重量割合でCu−P:25％、Pt−
B:75％で混合し、合金化した。放出したイオンを質量分
析したスペクトルを第５図に示す。引出し電圧は6.2kV
であり、全放出イオン電流は40μＡである。The mixing ratio of both eutectic alloys is Cu-P: 25% by weight ratio, Pt-
B: 75% mixed and alloyed. A spectrum obtained by mass spectrometry of the released ions is shown in FIG. Extraction voltage is 6.2kV
And the total emitted ion current is 40 μA.

Cu⁺が最大のピークでありB⁺，P²⁺のピークが見られ、こ
れらのイオンが放出していることが確認できる。所望の
B⁺，P⁺，P²⁺イオン電流の全放出イオン電流に占める割
合は、実施例１に比べやや低いが、溶融したイオン化物
質とエミツター、ヒーターとの濡れ性については実施例
１とほぼ同じである。従つて、本実施例の場合、実施例
１と同様の効果を持つ。また、本実施例ではPtの組成率
が少ないので実施例１に比べて経済的である。例えば、
実施例１と本実施例におけるPtの重量含有率を比べると
前者が約96％に対し、後者は約72％になり、約４分の３
に軽減することができた。Cu ⁺ is the largest peak and B ⁺ and P ²⁺ peaks are seen, confirming that these ions are being emitted. Desired
The ratio of the B ⁺ , P ⁺ , P 2 ⁺ ion currents to the total emitted ion currents is slightly lower than that in Example 1, but the wettability between the molten ionized substance, the emitter and the heater is almost the same as in Example 1. Is. Therefore, the present embodiment has the same effect as that of the first embodiment. In addition, since the composition ratio of Pt is small in this embodiment, it is more economical than that of the first embodiment. For example,
Comparing the Pt weight content ratios in Example 1 and this example, the former content was about 96%, while the latter content was about 72%, about 3/4.
Could be reduced to

本実施例におけるイオン化物質の一般組成式Pt_aX_fCu_gに
おいて、ＸをＢとＰの組合わせに替え、ＢとAs、ＰとA
s、ＢとＰとAsと入れ替えても良い。ただし、Pt−Ｂ−A
s−Cu合金の場合、Pt−ＢとCu−Asの両合金を混合し、P
t−Ｐ−As−Cuは、Pt−Ｐと−Cu−Asとから、また、Pt
−Ｂ−Ｐ−As−Cuは、Pt−Ｂ、Cu−As、Pt−Ｐとから作
製した。合金の組成率は以下の如くである。Pt₃₆B₂₄As₇
Cu₃₃， Pt₄₀P₂₀As₂₃Cu₁₇，Pt₄₈B₁₆P₆As₁₄Cu₁₆これらの合金につ
いても上述した効果と同様の効果を持ち、総じて、Cu系
合金を用いることにより溶融イオン化物質の表面張力は
低下し、エミツター先端へのイオン化物質の流れが良く
なるという利点を持つ。In the general composition formula Pt _a X _f Cu _g of the ionized substance in this example, X is replaced by a combination of B and P, and B and As and P and A are replaced.
You may exchange s, B, P, and As. However, Pt-B-A
In the case of s-Cu alloy, Pt-B and Cu-As are mixed and P
t-P-As-Cu is composed of Pt-P and -Cu-As,
-BP-As-Cu was produced from Pt-B, Cu-As, and Pt-P. The composition ratio of the alloy is as follows. Pt ₃₆ B ₂₄ As ₇
Cu ₃₃ , Pt ₄₀ P ₂₀ As ₂₃ Cu ₁₇ , Pt ₄₈ B ₁₆ P ₆ As ₁₄ Cu ₁₆ These alloys also have the same effects as described above. It has the advantage that the surface tension is lowered and the flow of the ionized substance to the tip of the emitter is improved.

実施例７ 本実施例７で用いたイオン化物質５は、一般組成式Pd_hX
_iCu_j（ただし、ＸはB,P,Asのうち少なくとも２元素）で
示されるもののうち、特に、ＸとしてＰとAsとである場
合で、Pd₃₄P₁₆AS₂₃Cu₂₇である。本イオン化物質は、Cu
₅₄As₄₆合金と、Pd₇₃B₂₇合金を混合し、合金化したもの
である。本イオン源からは、Si基板に対するｎ型不純物
イオンを２種類放出することができ、本イオン源をイオ
ン打込み装置に搭載すると、打込み装置内に設けた質量
分離器の電場強度を変えることだけで、ＰイオンとAsイ
オンを打込むことができる。特に、Ｐイオン、Asイオン
共に２価イオン（P²⁺，AS²⁺）のイオン強度が強いの
で、打込みエネルギーが２倍になるという効果がある。
従つて、ＰやAsイオンをSi基板により深く打ち込むこと
が可能となる。Example 7 The ionized substance 5 used in Example 7 has the general composition formula Pd _h X.
_{Of those represented by i} Cu _j (where X is at least two elements of B, P and As), Pd ₃₄ P ₁₆ AS ₂₃ Cu ₂₇ is used particularly when X is P and As. This ionized substance is Cu
₅₄ As ₄₆ alloy and Pd ₇₃ B ₂₇ alloy are mixed and alloyed. Two types of n-type impurity ions can be emitted from the ion source to the Si substrate. When the ion source is mounted on the ion implanter, the electric field strength of the mass separator provided in the implanter can be changed. , P ions and As ions can be implanted. In particular, since both P ions and As ions have strong ionic strength of divalent ions (P ²⁺ , AS ²⁺ ), there is an effect that the implantation energy is doubled.
Therefore, it becomes possible to implant P and As ions deeper into the Si substrate.

本実施例におけるイオン化物質の一般組成式Pd_hX_iCu_jに
おいて、ＸをＰとAsの組合わせに替えて、ＢとAs,BとP,
BとＰとAsと入れ替えても良い。In the general composition formula Pd _h X _i Cu _j of the ionized substance in this embodiment, X is replaced with a combination of P and As, B and As, B and P,
You may replace B, P and As.

実施例８ 本実施例ではイオン化物質として、一般組成式Pt_aX
_b（ただし、ＸはB,P,Asのうち少なくとも２元素）で示
されるもののうち、特に、ＸとしてＢとＰであり、か
つ、Ptの一部がPdに置き替えられた場合で、Pt₄₂Pd₂₀B
₂₈P₁₀である。この合金は、Pt−Ｂ合金とPd−Ｐ合金を
混合し、合金化したものである。本イオン源から放出し
たイオンを質量分析して得られた質量スペクトルを第６
図に示す。これまでの実施例同様、B⁺，P²⁺，P⁺のイオ
ンが確認できるが、本実施例の場合、実施例１でのPt−
Ｂ−Ｐ合金に比べ、Pdが混入することによつて、エミツ
ター１や、イオン化物質５の溜め部３の濡れ性が向上し
エミツター１先端へ溶融イオン化物質が安定して供給さ
れるという効果をもつ。Example 8 In this example, the general composition formula Pt _a X was used as the ionized substance.
_{Among those represented by b} (however, X is at least two elements of B, P, and As), especially when X is B and P and part of Pt is replaced by Pd, Pt ₄₂ Pd ₂₀ B
₂₈ P ₁₀ . This alloy is a mixture of Pt-B alloy and Pd-P alloy and alloyed. The mass spectrum obtained by mass spectrometry of the ions emitted from this ion source
Shown in the figure. B ⁺ , P2 ⁺ , and P ⁺ ions can be confirmed as in the previous examples, but in the case of this example, Pt- in Example 1 was used.
Compared to the BP alloy, the inclusion of Pd improves the wettability of the emitter 3 and the reservoir 3 of the ionized substance 5, and the effect that the molten ionized substance is stably supplied to the tip of the emitter 1. Hold.

上述したイオン化物質は、目的のイオン化物質の融点を
低くするために、Pt,PdまたはCuにB,P、またはAsが入つ
た２元系共晶合金を用い、これらの共晶合金を混ぜ合わ
せることにより３元系から５元系の合金（イオン化物
質）を作製した。しかし、前述したように必ずも共晶合
金同志である必要はなく、単元素を複数種調合し、合金
を作製してもよい。As the above-mentioned ionized substance, in order to lower the melting point of the target ionized substance, a binary eutectic alloy in which B, P, or As is contained in Pt, Pd or Cu is used, and these eutectic alloys are mixed. As a result, a ternary to quinary alloy (ionized substance) was produced. However, as described above, the eutectic alloys do not necessarily have to be from each other, and plural kinds of single elements may be mixed to prepare an alloy.

なお、第２表に、本発明における実施したイオン化物質
の合金組成と、そのおおよその融点を示した。Table 2 shows the alloy composition of the ionized substance used in the present invention and its approximate melting point.

以上述べてきた如く、本発明は、PtまたはPdをベースの
材料として、これと、B,P、Asのうち少なくとも２元素
との組合わせを成分とする液体金属イオン源に関するも
のであるが、上記実施例からも明かなように、これらの
成分に対して更に異種元素を添加して液体金属を安定化
させたものも液体金属イオン源のイオン化物質として有
効であることは自明である。 As described above, the present invention relates to a liquid metal ion source containing Pt or Pd as a base material and a combination of this with at least two elements of B, P and As. As is apparent from the above examples, it is obvious that those obtained by further adding a different element to these components to stabilize the liquid metal are also effective as the ionized substance of the liquid metal ion source.

また、上記実施例では、エミツター１として針状エミツ
ターを用いたが、毛細管を用いて、その中にイオン化物
質５を溜め、毛細管の先端からイオンを放出させる方式
であつたり、毛細管の中に針状エミツターを通し、毛細
管と針状エミツターの間にイオン化物質５を溜め、毛細
管の先端から突出した針状エミツター先端からイオンを
放出させる方式でもよいし、イオン化物質５の溜め部が
イオン化物質５を大容量搭載させることを目的としたル
ツボ型のものであつてもよい。さらに、イオン化物質５
の溶融のさせ方はヒーターへの通電加熱による方式以外
で、電子衝撃やレーザー光などによつてもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, the needle-shaped emitter is used as the emitter 1. However, a capillary tube is used to store the ionized substance 5 therein and release the ions from the tip of the capillary tube. The ionized substance 5 may be stored between the capillary tube and the needle-shaped emitter by passing the ion-shaped emitter, and the ion may be released from the tip of the needle-shaped emitter that protrudes from the tip of the capillary tube. It may be a crucible type for the purpose of mounting a large capacity. Furthermore, ionized substances 5
The method of melting is not limited to the method of heating by energizing the heater, but may be electron impact or laser light.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、シリコン半導体に対するｐ型不純物元素のホウ素
（Ｂ）とｎ型不純物のリン（Ｐ）、ヒ素（As）のうち、
少なくとも２種類以上のイオンを効率よく安定に、長時
間引出すことのできる液体金属イオン源を提供すること
ができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, of the p-type impurity element boron (B) and the n-type impurity phosphorus (P) and arsenic (As) with respect to the silicon semiconductor,
A liquid metal ion source capable of efficiently and stably extracting at least two kinds of ions for a long time can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は、本発明の一実施例における液体金属イオン源
の概略断面図、第２図は、実施例１における質量スペク
トルの説明図、第３図は、実施例４における質量スペク
トルの説明図、第４図は実施例５における質量スペクト
ルの説明図、第５図は実施例６における質量スペクトル
の説明図、第６図は、実施例８における質量スペクトル
の説明図である。 １…エミツター、２…絶縁碍子、３…ヒーターを兼ねた
溜め部、4,4′…電流導入端子、５…イオン化物質、６
…円孔、７…引出し電極、８…イオンビーム、９…貫通
孔、10…加熱電源、11……イオン引出し電源、12…イオ
ン加速電源、13…真空容器。FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid metal ion source in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a mass spectrum in Embodiment 1, and FIG. 3 is an explanatory view of a mass spectrum in Embodiment 4. FIG. 4 is an explanatory diagram of a mass spectrum in Example 5, FIG. 5 is an explanatory diagram of a mass spectrum in Example 6, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a mass spectrum in Example 8. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Emitter, 2 ... Insulator, 3 ... Reservoir also serving as a heater, 4, 4 '... Current introducing terminal, 5 ... Ionized substance, 6
… Circular hole, 7… Extraction electrode, 8… Ion beam, 9… Through hole, 10… Heating power supply, 11… Ion extraction power supply, 12… Ion acceleration power supply, 13… Vacuum container.

フロントページの続き (72)発明者 田村 一二三 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−56327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191225（ＪＰ，Ａ)Front page continued (72) Inventor Itsuzo Tamura 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-60-56327 (JP, A) JP-A-59- 191225 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放出するように配置されたエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を作りエミ
ツター先端からイオンを引出す引出し電極とから構成さ
れる液体金属イオン源において、上記イオン化すべき物
質として、その組成式がY_KX_Lで示され、上記ＹがPtおよ
びPdからなる群より選択した少なくとも１元素からな
り、上記ＸがAs,BおよびＰからなる群より選択した少な
くとも２元素からなり、上記K,Lは原子パーセント数を
表わし、30＜Ｌ＜60で、かつ、Ｋ＋Ｌ＝100である合金
を用いたことを特徴とする液体金属イオン源。1. A reservoir part for melting and holding a substance to be ionized, an emitter arranged so as to release ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir part from the tip thereof, and the emitter. In a liquid metal ion source composed of an extraction electrode that draws out ions from the tip of an emitter by creating a high electric field therebetween, the composition formula of the substance to be ionized is Y _K X _L , and Y is Pt and Pd. Consisting of at least one element selected from the group consisting of: X, consisting of at least two elements selected from the group consisting of As, B and P, K and L each representing an atomic percentage number, 30 <L <60, A liquid metal ion source characterized by using an alloy having K + L = 100. 【請求項２】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放出するように配置されたエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を作りエミ
ツター先端からイオンを引出す引出し電極とから構成さ
れる液体金属イオン源において、上記イオン化すべき物
質として、その組成式がY_MX_LZ_Nで示され、上記ＹがPtお
よびPdからなる群より選択した少なくとも１元素からな
り、上記ＸがAs,BおよびＰからなる群より選択した少な
くとも２元素からなり、上記ＺはCu元素からなり、上記
M,L,Nは原子パーセント数を表わし、30＜Ｌ＜60,0＜Ｎ
＜50で、かつ、Ｍ＋Ｌ＋Ｎ＝100である合金を用いたこ
とを特徴とする液体金属イオン源。2. A reservoir part for melting and holding a substance to be ionized, an emitter arranged so as to release the ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir part from its tip, and the emitter. In a liquid metal ion source composed of an extraction electrode for extracting ions from the tip of an emitter by creating a high electric field therebetween, the composition formula of the substance to be ionized is represented by Y _M X _L Z _N , and Y is Pt. And Pd consisting of at least one element selected from the group consisting of As, B and P consisting of at least two elements, Z consisting of a Cu element,
M, L, N are atomic percentages, 30 <L <60,0 <N
A liquid metal ion source characterized by using an alloy of <50 and M + L + N = 100.