JPS60150535A - 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 - Google Patents
電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS60150535A JPS60150535A JP475484A JP475484A JPS60150535A JP S60150535 A JPS60150535 A JP S60150535A JP 475484 A JP475484 A JP 475484A JP 475484 A JP475484 A JP 475484A JP S60150535 A JPS60150535 A JP S60150535A
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- JP
- Japan
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- type
- ion source
- liquid metal
- ion
- ion beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- 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
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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
源に関するものである。
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などの電子デバイスを形
成する場合、ｐ型、ｎ型又は双方の不純物イオンの注入
が必要であシ、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ｎ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ノ・−ドウエ
ア上の変更を無くシ、すべてソフトウェアでプロセスを
制御することが可能と考えらｎる。
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などの電子デバイスを形
成する場合、ｐ型、ｎ型又は双方の不純物イオンの注入
が必要であシ、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ｎ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ノ・−ドウエ
ア上の変更を無くシ、すべてソフトウェアでプロセスを
制御することが可能と考えらｎる。
しかしいずｎ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。
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手間を取
ることになる。
ることになる。
従って、一つのイオン発生部よりイオン源を交換するこ
と；＆（、ｐ型、ｎ型及びアイソレーションのための不
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）・−ドウエアの変更、調整を行うこ
と々く、ソフトウェ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。
と；＆（、ｐ型、ｎ型及びアイソレーションのための不
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）・−ドウエアの変更、調整を行うこ
と々く、ソフトウェ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Ｂ（３Ｘｎ型では
Ｓｊ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。
イオン種としてはこれまで、ｐ型ではＢ（３Ｘｎ型では
Ｓｊ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、Ｂｇ、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
目的で麺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、Ａｗ −Ｓ ｉを使って
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 −Ｓ ｉ共晶合金型の
イオン源の延−１して、双方のイオンを含むＡＲ−８１
−Ｂｅの三元合金について特願昭５７−１０５３９８号
にて提案した。
いずれも融点が高く、蒸気圧も高いため、融点を下げる
目的で麺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、Ａｗ −Ｓ ｉを使って
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 −Ｓ ｉ共晶合金型の
イオン源の延−１して、双方のイオンを含むＡＲ−８１
−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、更に技術の進歩によりｐ型とｎ型の不純物イ
オンのみでなく、基板に形成した各デバイス間のアイソ
レーションを完全にするために、Ｂの如きアイソレーシ
ョンのための不純物イオンを寅むような液体金属イオン
源の実現の要求が高まってきた。
オンのみでなく、基板に形成した各デバイス間のアイソ
レーションを完全にするために、Ｂの如きアイソレーシ
ョンのための不純物イオンを寅むような液体金属イオン
源の実現の要求が高まってきた。
この発明の目的は融点が９００℃以下で−あって、ｐ型
、ｎ型及びアイソレーション用不純物イオンを発生する
ことのできる電界放肚型イオンビーム発生装置用液体金
属イオン源を提供することにある。
、ｎ型及びアイソレーション用不純物イオンを発生する
ことのできる電界放肚型イオンビーム発生装置用液体金
属イオン源を提供することにある。
この発明による液体金属イオン源はＰｄ−Ｐｄ−８ｓ−
Ｂの四元合金が９２〜９４：４〜５°１．５〜２ ：
［１，４〜０．６ 重量％の組成比で構成されているこ
とを特徴とする。
Ｂの四元合金が９２〜９４：４〜５°１．５〜２ ：
［１，４〜０．６ 重量％の組成比で構成されているこ
とを特徴とする。
上記の四元合金のうち、Ｐｄは母体金属であｐ、Ｓｉは
■−■族化合物半導体に対してｎ型の不純物となり、Ｂ
ｅはｐ型の不純物となる。更にＢは基板にデバイスを、
製作したときのアイソレーション用の不純虻とな−る。
■−■族化合物半導体に対してｎ型の不純物となり、Ｂ
ｅはｐ型の不純物となる。更にＢは基板にデバイスを、
製作したときのアイソレーション用の不純虻とな−る。
第１図（４）はＰｄ−Ｂｇ金合金組成比と融点の関係を
示すグラフであって、Ｐｒｉ、Ｂｅ共に単体であると融
点が１５００℃前後であるが、Ｂｅが２重量％程度含ま
れた合金の融点は約９３０℃に下がる。−１方、Ｐｄ−
８ｚ−合金の場合は第１図の）に示すように、Ｓｚが４
〜５重量％Ｐｄに添加された合金は融点が８００℃近く
まで下がる。
示すグラフであって、Ｐｒｉ、Ｂｅ共に単体であると融
点が１５００℃前後であるが、Ｂｅが２重量％程度含ま
れた合金の融点は約９３０℃に下がる。−１方、Ｐｄ−
８ｚ−合金の場合は第１図の）に示すように、Ｓｚが４
〜５重量％Ｐｄに添加された合金は融点が８００℃近く
まで下がる。
また、Ｂｅ−Ｓｉ合金の場合は第１図（Ｑに示すよ：う
にＳｉが６０重量％程度含まれたときの合金の融１゜ 坐は１０００℃以下となる。更にＢの単体の融点は’１
ｓｏｏ℃以上であるが、Ｂが約６．５重量％含んだＰｄ
−Ｂ合金の融点は第１図０に示すように８４５℃に下が
る。
にＳｉが６０重量％程度含まれたときの合金の融１゜ 坐は１０００℃以下となる。更にＢの単体の融点は’１
ｓｏｏ℃以上であるが、Ｂが約６．５重量％含んだＰｄ
−Ｂ合金の融点は第１図０に示すように８４５℃に下が
る。
上記の事実に基き更に検討を重ねた結果、Ｐｄを母体金
属として９２〜９４重量％に対し、Ｓｉを４〜５重量％
、Ｂｅ １．５−２重量％、Ｂを（１，４〜０．６重ｉ
％から構成された四元金“金の融点は９００ ℃以下に
なることを見出し、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好適に用い得ることができる。
属として９２〜９４重量％に対し、Ｓｉを４〜５重量％
、Ｂｅ １．５−２重量％、Ｂを（１，４〜０．６重ｉ
％から構成された四元金“金の融点は９００ ℃以下に
なることを見出し、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好適に用い得ることができる。
母体金属Ｐｄに対するＳｉ 、 Ｂｇ 、 Ｂを組展比
が上記の範囲であると、得られた合金の融点は８５０〜
８９０℃程度の範囲であるが、組成比が上記の範囲外と
なると、特にＰｄやＢの添加比が多くなると融点は急激
に上昇し、１０００℃以上となると液体金属イオン源と
しては不適当となる。
が上記の範囲であると、得られた合金の融点は８５０〜
８９０℃程度の範囲であるが、組成比が上記の範囲外と
なると、特にＰｄやＢの添加比が多くなると融点は急激
に上昇し、１０００℃以上となると液体金属イオン源と
しては不適当となる。
上述の四元合金の製造方法の一例を述べると、ＢＮ （
窒化ホウ素）製のルツボを用い、ＰｄとＳｉを所定量混
合し、１６００℃の温度で加熱して溶融したのち、温度
を９００℃程度に下げ、その状態７ＣＢｅ及びＢを所定
量添加することにより溶融し、しかる後に均一に分散さ
せ、所定の形状に成形する。
窒化ホウ素）製のルツボを用い、ＰｄとＳｉを所定量混
合し、１６００℃の温度で加熱して溶融したのち、温度
を９００℃程度に下げ、その状態７ＣＢｅ及びＢを所定
量添加することにより溶融し、しかる後に均一に分散さ
せ、所定の形状に成形する。
第２図はこの発明の四元合金を液体金属イオン源として
用いて基板結晶にイオンを注入する一実施例を示し、／
は電界放出型イオン発生部であって、エミッタ電極−の
先端付近のリザーバに四元合金３を液体金属イオン源と
して装填する。エミッタ電極コを所定の温度で加熱して
合金３が溶融したら、エミッタ電極コとその前方に配置
さｆ′Ｉ−たイオン引き出し電極グに数ＫＶの電圧を印
加すると、電界蒸発、電界電離などにより、電極先端部
より四つの元素を混合したイオンビーム３が放出される
ことになシ、曲数収束系ｔを通って質量分離器７へ導か
れる。偏量分離器７では混合イオンビーム５より目的と
するイオンビームタ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／／によシ基板結晶ｇの所定
の位置に照射してイオンを注入し、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位置にイオン
の注入を行う。
用いて基板結晶にイオンを注入する一実施例を示し、／
は電界放出型イオン発生部であって、エミッタ電極−の
先端付近のリザーバに四元合金３を液体金属イオン源と
して装填する。エミッタ電極コを所定の温度で加熱して
合金３が溶融したら、エミッタ電極コとその前方に配置
さｆ′Ｉ−たイオン引き出し電極グに数ＫＶの電圧を印
加すると、電界蒸発、電界電離などにより、電極先端部
より四つの元素を混合したイオンビーム３が放出される
ことになシ、曲数収束系ｔを通って質量分離器７へ導か
れる。偏量分離器７では混合イオンビーム５より目的と
するイオンビームタ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／／によシ基板結晶ｇの所定
の位置に照射してイオンを注入し、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位置にイオン
の注入を行う。
：上述の如く、この発明による四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１源として用いる
ことによシ、一つのイオン原毛ｎ１ ｐ型、アイソレー
ション用不純物イオンを発生することができ、従ってイ
オン注入工程中にイオン源を取り替えることなく、任意
の不純物イオンを同一基板結晶上に連続注入することが
でき、且つ形成されたデバイス間のアイソレーションも
できるので、最近提案さ九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ｎることになる。
オンビーム発生装置の液体金属イオン１源として用いる
ことによシ、一つのイオン原毛ｎ１ ｐ型、アイソレー
ション用不純物イオンを発生することができ、従ってイ
オン注入工程中にイオン源を取り替えることなく、任意
の不純物イオンを同一基板結晶上に連続注入することが
でき、且つ形成されたデバイス間のアイソレーションも
できるので、最近提案さ九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ｎることになる。
次にこの発明の実施例を述べる。
ＢＮ製ルツボの中にＰｄを９′５．２７、ｓ７を４．５
１入れ約１６００℃で加熱し、完全に溶融したら、温度
を９００℃まで下げ、更にＢｇを１．８２、Ｂを０．５
１添加し、溶融させて四元合金を得た。この合金の融点
は約８５０℃であった。
１入れ約１６００℃で加熱し、完全に溶融したら、温度
を９００℃まで下げ、更にＢｇを１．８２、Ｂを０．５
１添加し、溶融させて四元合金を得た。この合金の融点
は約８５０℃であった。
この四元合金を第２図に示した如き構造のイオンビーム
発生装置のエミッタ電極のリザーバに液体金属イオン源
として装填し、エミッタ電極を約８５０℃に加熱し、エ
ミッタ電極と引き出し電極に６ＫＶを印加することによ
りイオンビームが電極先端よシ放出さｆｌ、た。
発生装置のエミッタ電極のリザーバに液体金属イオン源
として装填し、エミッタ電極を約８５０℃に加熱し、エ
ミッタ電極と引き出し電極に６ＫＶを印加することによ
りイオンビームが電極先端よシ放出さｆｌ、た。
この放出さ几た混合イオンビームは質量分離器を制御す
ることによシ目的とする元素のイオンビームのみ選択的
に分離し、基板へ導くことができた。
ることによシ目的とする元素のイオンビームのみ選択的
に分離し、基板へ導くことができた。
第１図囚−■はそれぞｆＬＰｄ −Ｂｇ 、 Ｐｄ −
Ｓｉ、Ｂｇ−３ｉ、 Ｐｄ−Ｂ 合金の組成比と融点の
関係を示すグラフ、第２図はイオン注入装置の一実施例
を示す概略構成図である。 ／・・・電界放電型イオン発生部、コ・・・エミッタ電
極、３・・・液体金属イオン源、！・・・混合イオンビ
ーム、７・・・質量分離器、り・・・選択イオンビーム
、／２・・・基板結晶。
Ｓｉ、Ｂｇ−３ｉ、 Ｐｄ−Ｂ 合金の組成比と融点の
関係を示すグラフ、第２図はイオン注入装置の一実施例
を示す概略構成図である。 ／・・・電界放電型イオン発生部、コ・・・エミッタ電
極、３・・・液体金属イオン源、！・・・混合イオンビ
ーム、７・・・質量分離器、り・・・選択イオンビーム
、／２・・・基板結晶。
Claims (1)
- Ｐｄ −Ｓ４− Ｂｅ −Ｂの四元合金が９２〜９４：
４〜５：１．５〜２ ： ０．４〜０．６重量係の組成
比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 |
|---|---|---|---|
| JP475484A JPS60150535A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP475484A JPS60150535A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 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 |
|---|---|
| JPS60150535A true JPS60150535A (ja) | 1985-08-08 |
| JPH0358131B2 JPH0358131B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=11592690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP475484A Granted JPS60150535A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 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) | JPS60150535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987006390A2 (en) * | 1986-04-14 | 1987-10-22 | Hughes Aircraft Company | Liquid metal ion source and alloy for ion emission of multiple ionic species |
| EP0248914A1 (en) * | 1985-12-13 | 1987-12-16 | Hitachi, Ltd. | Liquid metal ion source |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP475484A patent/JPS60150535A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0248914A1 (en) * | 1985-12-13 | 1987-12-16 | Hitachi, Ltd. | Liquid metal ion source |
| WO1987006390A2 (en) * | 1986-04-14 | 1987-10-22 | Hughes Aircraft Company | Liquid metal ion source and alloy for ion emission of multiple ionic species |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0358131B2 (ja) | 1991-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |