JP2000311619A - イオン発生方法およびイオン照射方法 - Google Patents
イオン発生方法およびイオン照射方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｉｎイオンを安定かつ安全に発生させること。
【解決手段】Ｉｎイオンのイオン源材料として、ＩｎＩ
の固体を使用する。このＩｎＩをオーブン２７で加熱し
て、ＩｎＩの蒸気を生成する。この蒸気を放電させ、Ｉ
ｎイオンを発生させる。
の固体を使用する。このＩｎＩをオーブン２７で加熱し
て、ＩｎＩの蒸気を生成する。この蒸気を放電させ、Ｉ
ｎイオンを発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン発生方法お
よびイオン照射方法に係わり、特に浅い拡散層の形成に
有効なイオン発生方法およびイオン照射方法に関する。
よびイオン照射方法に係わり、特に浅い拡散層の形成に
有効なイオン発生方法およびイオン照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入法（イオン照射法）は、半導
体基板に硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等の不純
物を導入してｐｎ接合を形成する方法として、広く用い
られている。イオン注入法によれば、目的とする場所に
不純物の濃度と深さを精密にコントロールして導入する
ことができる。
体基板に硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等の不純
物を導入してｐｎ接合を形成する方法として、広く用い
られている。イオン注入法によれば、目的とする場所に
不純物の濃度と深さを精密にコントロールして導入する
ことができる。
【０００３】ＵＬＳＩの高集積化が進み、素子寸法が縮
小化されるに伴い、浅いｐｎ接合の形成はその重要性を
増してきている。上述のイオン注入法は半導体装置プロ
セスにおいて幅広く用いられるドーピング技術の一つで
あり、従来より後工程の熱処理（アニール）との組合せ
により接合形成が行われている。
小化されるに伴い、浅いｐｎ接合の形成はその重要性を
増してきている。上述のイオン注入法は半導体装置プロ
セスにおいて幅広く用いられるドーピング技術の一つで
あり、従来より後工程の熱処理（アニール）との組合せ
により接合形成が行われている。
【０００４】しかしながら、ｐ型ドーパントとしてＢを
用いる浅いｐｎ接合の形成は、以下に説明するように困
難な点が多い。まず、軽元素であるＢはイオン注人時の
チャネリングテイルが顕著であるため、Ｂを浅く導人す
るための加速電圧の低エネルギー化は、反射・スパッタ
リングなどの影響による実効注入量の低下を招いたり、
あるいは装置性能によっては電圧が低すぎるためにイオ
ンを引き出せないなどの問題がある。また、Ｂはシリコ
ン中での拡散係数が大きいために、例えばｐＭＯＳトラ
ンジスタの短チャネル効果の原因ともなる。
用いる浅いｐｎ接合の形成は、以下に説明するように困
難な点が多い。まず、軽元素であるＢはイオン注人時の
チャネリングテイルが顕著であるため、Ｂを浅く導人す
るための加速電圧の低エネルギー化は、反射・スパッタ
リングなどの影響による実効注入量の低下を招いたり、
あるいは装置性能によっては電圧が低すぎるためにイオ
ンを引き出せないなどの問題がある。また、Ｂはシリコ
ン中での拡散係数が大きいために、例えばｐＭＯＳトラ
ンジスタの短チャネル効果の原因ともなる。
【０００５】そこで、Ｂと同じｐ型ドーパントである、
Ｇａ（ガリウム）やＩｎ（インジウム）といった重元素
を使用するプロセスが注目されている。上述したような
イオン注入法（イオン照射法）を実施するイオン照射装
置（イオン発生装置）は、一般的には、ガスをアークチ
ャンバに導入するか、または固体もしくは液体を昇華さ
せてその蒸気をアークチャンバに導入し、Ｉｎのイオン
化を行っている。
Ｇａ（ガリウム）やＩｎ（インジウム）といった重元素
を使用するプロセスが注目されている。上述したような
イオン注入法（イオン照射法）を実施するイオン照射装
置（イオン発生装置）は、一般的には、ガスをアークチ
ャンバに導入するか、または固体もしくは液体を昇華さ
せてその蒸気をアークチャンバに導入し、Ｉｎのイオン
化を行っている。
【０００６】Ｉｎのイオン注入の場合、固体ソースとし
て塩化物（ＩｎＣｌ3 ）が知られているが、本発明者は
この種の固体を用いたｐ型ドーパントのイオン注入法に
は、以下のような問題があることを突き止めている。す
なわち、塩化物の場合には、塩素によって装置の金属系
の部材を腐食してしまう。
て塩化物（ＩｎＣｌ3 ）が知られているが、本発明者は
この種の固体を用いたｐ型ドーパントのイオン注入法に
は、以下のような問題があることを突き止めている。す
なわち、塩化物の場合には、塩素によって装置の金属系
の部材を腐食してしまう。
【０００７】特に、アークチャノバおよびイオンソース
チャンバ内でのエッチング反応が強い。したがって、熱
電子を放出させるためのフィラメントをも腐食してしま
い、Ｉｎのイオン化を安定に行うことができず、長時間
の作業は極めて困難であるという問題がある。具体的に
は、１時間〜４時問程度の短い時間の作業しか行うこと
ができず、実用的ではない。
チャンバ内でのエッチング反応が強い。したがって、熱
電子を放出させるためのフィラメントをも腐食してしま
い、Ｉｎのイオン化を安定に行うことができず、長時間
の作業は極めて困難であるという問題がある。具体的に
は、１時間〜４時問程度の短い時間の作業しか行うこと
ができず、実用的ではない。
【０００８】一方、ガスソースとしては、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩ）やトリエチルインジウム（ＴＥＩ）
などの有機ガスソースが知られている。トリメチルイン
ジウムは常温で蒸気圧が得られることから、この蒸気を
利用してＡｒなどのサポートガスによるイオン化により
Ｉｎのイオンビームを取り出してきた。
ンジウム（ＴＭＩ）やトリエチルインジウム（ＴＥＩ）
などの有機ガスソースが知られている。トリメチルイン
ジウムは常温で蒸気圧が得られることから、この蒸気を
利用してＡｒなどのサポートガスによるイオン化により
Ｉｎのイオンビームを取り出してきた。
【０００９】しかしながら、本発明者はこの種の有機ガ
スソースを用いたｐ型ドーパントのイオン注入法には、
以下のような問題があることを突き止めている。すなわ
ち、有機系ガスは、酸素および水分と劇的に反応を起こ
し非常に危険である。真空装置とはいえ、真空リーク等
による大気の巻き込み、丁ＭＩ／ＴＥＩの充填、ＴＭＩ
／ＴＥＩ使用後のイオンソースメンテナンス等を考慮す
ると、イオン照射装置のイオン源として使用するにはあ
まりにも危険である。
スソースを用いたｐ型ドーパントのイオン注入法には、
以下のような問題があることを突き止めている。すなわ
ち、有機系ガスは、酸素および水分と劇的に反応を起こ
し非常に危険である。真空装置とはいえ、真空リーク等
による大気の巻き込み、丁ＭＩ／ＴＥＩの充填、ＴＭＩ
／ＴＥＩ使用後のイオンソースメンテナンス等を考慮す
ると、イオン照射装置のイオン源として使用するにはあ
まりにも危険である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、種々の問
題があるＢの代わりに、Ｂと同じｐ型ドーパントである
Ｉｎを用いたイオン注入が注目されている。Ｉｎのイオ
ンソースとしては、ＩｎＣｌ3 （固体ソース）や、ＴＭ
Ｉ／ＴＥＩ（ガスソース）が知られている。
題があるＢの代わりに、Ｂと同じｐ型ドーパントである
Ｉｎを用いたイオン注入が注目されている。Ｉｎのイオ
ンソースとしては、ＩｎＣｌ3 （固体ソース）や、ＴＭ
Ｉ／ＴＥＩ（ガスソース）が知られている。
【００１１】しかしながら、ＩｎＣｌ3 を用いた場合、
Ｃｌによる装置の腐食が起こり、Ｉｎのイオン化を安定
に行えないという問題がある。一方、ＴＭＩ／ＴＥＩを
用いた場合、これらの有機系ガスが酸素・水分と劇的に
反応するため、イオンソースとして使用するには非常に
危険であるという問題がある。
Ｃｌによる装置の腐食が起こり、Ｉｎのイオン化を安定
に行えないという問題がある。一方、ＴＭＩ／ＴＥＩを
用いた場合、これらの有機系ガスが酸素・水分と劇的に
反応するため、イオンソースとして使用するには非常に
危険であるという問題がある。
【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、Ｉｎのイオン化を安定
かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射方法
を提供することにある。
ので、その目的とするところは、Ｉｎのイオン化を安定
かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射方法
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】［構成］上記目的を達成
するために、本発明に係るイオン発生方法は、発生させ
るべき所望のイオンの元素とヨウ素との化合物からなる
イオン源材料を加熱することによって、前記化合物の蒸
気を生成する工程と、前記蒸気を放電させることによっ
て、前記イオンを発生させる工程とを有する。
するために、本発明に係るイオン発生方法は、発生させ
るべき所望のイオンの元素とヨウ素との化合物からなる
イオン源材料を加熱することによって、前記化合物の蒸
気を生成する工程と、前記蒸気を放電させることによっ
て、前記イオンを発生させる工程とを有する。
【００１４】ここで、所望のイオンとは、例えばＢ、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ（以上３族元素）、Ｎ、Ｐ、Ａ
ｓ、ＳｂおよびＢｉ（以上５族元素）からなる元素群か
ら選ばれた少なくとも１つの元素のイオンである。ま
た、化合物は、例えばＩｎＩである。この場合、ＩｎＩ
を３００℃以上（ＩｎＩが蒸気になる温度以上）３８０
℃以下の温度で加熱し、ＩｎＩの蒸気を生成することが
好ましい。
ｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ（以上３族元素）、Ｎ、Ｐ、Ａ
ｓ、ＳｂおよびＢｉ（以上５族元素）からなる元素群か
ら選ばれた少なくとも１つの元素のイオンである。ま
た、化合物は、例えばＩｎＩである。この場合、ＩｎＩ
を３００℃以上（ＩｎＩが蒸気になる温度以上）３８０
℃以下の温度で加熱し、ＩｎＩの蒸気を生成することが
好ましい。
【００１５】また、本発明に係るイオン照射方法は、上
記イオン発生方法により、所望のイオンと、ヨウ素イオ
ンとを発生させる工程と、前記所望のイオンを選択的に
試料に照射する工程とを有する。
記イオン発生方法により、所望のイオンと、ヨウ素イオ
ンとを発生させる工程と、前記所望のイオンを選択的に
試料に照射する工程とを有する。
【００１６】［作用］本発明者の研究によれば、発生す
るべきイオンの元素を含むヨウ素化合物は、腐食性が無
く、イオン化を安定に行えることが分かった。さらに、
この種のヨウ素化合物は酸素や水分とはほとんど反応せ
ず、安全であることが分かった。したがって、本発明の
ように、発生するべきイオンの元素を含むヨウ素化合物
をイオン源材料として用いれば、上記元素のイオン化を
安定かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射
方法を実現できるようになる。
るべきイオンの元素を含むヨウ素化合物は、腐食性が無
く、イオン化を安定に行えることが分かった。さらに、
この種のヨウ素化合物は酸素や水分とはほとんど反応せ
ず、安全であることが分かった。したがって、本発明の
ように、発生するべきイオンの元素を含むヨウ素化合物
をイオン源材料として用いれば、上記元素のイオン化を
安定かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射
方法を実現できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
【００１８】まず、図１を参照してイオン照射装置の概
要を説明する。なお、本発明は、後述するようにイオン
発生装置となるイオン源チャンバ１に導入する物質（イ
オン原材料）にその大きな特徴があり、図１に示したそ
の他の構成は従来のイオン照射装置の構成と同様であ
る。
要を説明する。なお、本発明は、後述するようにイオン
発生装置となるイオン源チャンバ１に導入する物質（イ
オン原材料）にその大きな特徴があり、図１に示したそ
の他の構成は従来のイオン照射装置の構成と同様であ
る。
【００１９】図１に示したイオン照射装置では、まずイ
オン源チャンバ１でイオンが生成され（その詳細につい
ては後述する。）、このイオンが引き出し電極２によっ
て引き出され、分離電磁石３によって質量分離される。
オン源チャンバ１でイオンが生成され（その詳細につい
ては後述する。）、このイオンが引き出し電極２によっ
て引き出され、分離電磁石３によって質量分離される。
【００２０】続いて、スリット４で完全に分離された所
望のイオンが、加速器５によって最終エネルギーまで加
速または減速された後、イオンビームが四極レンズ６に
よって試料１２（例えば半導体基板）の表面に集収束点
を持つように収束される。
望のイオンが、加速器５によって最終エネルギーまで加
速または減速された後、イオンビームが四極レンズ６に
よって試料１２（例えば半導体基板）の表面に集収束点
を持つように収束される。
【００２１】続いて、走査電極７，８により試料面全体
で注入量が一様に分布されるように走査される。そし
て、残留ガスとの衝突で生じる中性子粒子を除去するた
めに偏向電極９によりイオンビームが曲げられ、マスク
１０を通して試料１２の表面にイオンビームが照射され
る。なお、図中、１１はアースを示している。
で注入量が一様に分布されるように走査される。そし
て、残留ガスとの衝突で生じる中性子粒子を除去するた
めに偏向電極９によりイオンビームが曲げられ、マスク
１０を通して試料１２の表面にイオンビームが照射され
る。なお、図中、１１はアースを示している。
【００２２】図２は、図１のイオン照射装置のイオン源
チャンバ１の断面構造を示す図である。図２にはバーナ
ス型のイオン源チャンバ１が示されているが、フリーマ
ン型であっても良い。同図（ａ）はイオン源チャンバの
上面に平行な断面を、同図（ｂ）はイオン源チャンバの
横方向の側面に平行な断面を、それぞれ示したものであ
る。
チャンバ１の断面構造を示す図である。図２にはバーナ
ス型のイオン源チャンバ１が示されているが、フリーマ
ン型であっても良い。同図（ａ）はイオン源チャンバの
上面に平行な断面を、同図（ｂ）はイオン源チャンバの
横方向の側面に平行な断面を、それぞれ示したものであ
る。
【００２３】本装置の基本的な構成は、従来のバーナス
型のイオン源チャンバの構成と同様である。すなわち、
タングステンを主成分として構成されたアークチャンバ
２１の一方の端面には絶緑支持部２２およびタングステ
ンを主成分に構成されたリフレクタ２３（スペーサ）を
介して、タングステンフィラメント２４が設けられてお
り、アークチャンバ２１の他方の端面には絶縁支持部２
２を介してタングステンを主成分とした対向電極２５が
設けられている。
型のイオン源チャンバの構成と同様である。すなわち、
タングステンを主成分として構成されたアークチャンバ
２１の一方の端面には絶緑支持部２２およびタングステ
ンを主成分に構成されたリフレクタ２３（スペーサ）を
介して、タングステンフィラメント２４が設けられてお
り、アークチャンバ２１の他方の端面には絶縁支持部２
２を介してタングステンを主成分とした対向電極２５が
設けられている。
【００２４】そして、第１のガス導入口２６からは例え
ばＡｒガスが供給される。これと同時に、オーブン２７
内に粒径２ｍｍから５ｍｍのＩｎｌ（ヨウ化インジウ
ム）を充墳し、オーブン２７によってＩｎＩを加熱し
て、Ｉｎｌの蒸気を得る。オーブン２７から導出される
蒸気を、第２のガス導入口（オープンノズル）２９から
アークチャンバ２１内に導入し、イオン化を行い、フロ
ントプレートに設けたイオン引き出し口２８からイオン
が取り出される。
ばＡｒガスが供給される。これと同時に、オーブン２７
内に粒径２ｍｍから５ｍｍのＩｎｌ（ヨウ化インジウ
ム）を充墳し、オーブン２７によってＩｎＩを加熱し
て、Ｉｎｌの蒸気を得る。オーブン２７から導出される
蒸気を、第２のガス導入口（オープンノズル）２９から
アークチャンバ２１内に導入し、イオン化を行い、フロ
ントプレートに設けたイオン引き出し口２８からイオン
が取り出される。
【００２５】このとき、オーブン２７に充墳するＩｎｌ
の粒径は、アークチャンバ２１につながる第２のガス導
入口２９（本実施形態では直径１ｍｍを使用）よりも大
きい方が良い。第２のガス導入口２９よりもＩｎｌの粒
径が小さいと、イオンソースを真空に引いたときに、Ｉ
ｎｌがオーブン２７から、アークチャンバ２１内に飛散
するために、安定なイオン化が困難になってしまう。し
たがって、オーブン２７に充墳するＩｎｌの粒径は、オ
ーブンノズル２９の直径よりも大きくすることが重要で
ある。
の粒径は、アークチャンバ２１につながる第２のガス導
入口２９（本実施形態では直径１ｍｍを使用）よりも大
きい方が良い。第２のガス導入口２９よりもＩｎｌの粒
径が小さいと、イオンソースを真空に引いたときに、Ｉ
ｎｌがオーブン２７から、アークチャンバ２１内に飛散
するために、安定なイオン化が困難になってしまう。し
たがって、オーブン２７に充墳するＩｎｌの粒径は、オ
ーブンノズル２９の直径よりも大きくすることが重要で
ある。
【００２６】表１に、図２におけるオーブン２７に充墳
したＩｎｌの加熱温度（オーブン温度）とイオンビーム
電流量（収量）との関係を示す。
したＩｎｌの加熱温度（オーブン温度）とイオンビーム
電流量（収量）との関係を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】ｌｎには、質量数１１３のものと、質量数
１１５の同位体が存在する。表１には質量数１１３、質
量数１１５の両方を載せている。この表におけるＩｎＩ
のイオン化は、アーク電圧９０Ｖ、アーク電流２Ａ、ソ
ースマグネット４０Ａ、引き出し電圧−２．１３ｋＶ、
加遠電圧３０ｋｅＶと固定した場合のイオンビーム電流
量を示している。この値は最大ビーム電流量ではない。
また、図１における引き出し電極２での印加電圧を３０
ｋｅＶとしてイオンビームを引き出している。
１１５の同位体が存在する。表１には質量数１１３、質
量数１１５の両方を載せている。この表におけるＩｎＩ
のイオン化は、アーク電圧９０Ｖ、アーク電流２Ａ、ソ
ースマグネット４０Ａ、引き出し電圧−２．１３ｋＶ、
加遠電圧３０ｋｅＶと固定した場合のイオンビーム電流
量を示している。この値は最大ビーム電流量ではない。
また、図１における引き出し電極２での印加電圧を３０
ｋｅＶとしてイオンビームを引き出している。
【００２９】ここで、オーブン２７の初期温度は２００
℃としている。表１から、この温度においてＩｎ（イン
ジウム）およびＩ（ヨウ素）のイオンビームはほとんど
得られておらず、ＩｎＩの蒸気が生成されていないこと
が分かる。
℃としている。表１から、この温度においてＩｎ（イン
ジウム）およびＩ（ヨウ素）のイオンビームはほとんど
得られておらず、ＩｎＩの蒸気が生成されていないこと
が分かる。
【００３０】また、表１から、オーブン２７での加熱温
度が２７５℃以下ではほとんどイオンビーム電流量は得
られず、３００℃近辺からイオンビーム電流量が増大し
ていることが分かる。
度が２７５℃以下ではほとんどイオンビーム電流量は得
られず、３００℃近辺からイオンビーム電流量が増大し
ていることが分かる。
【００３１】また、表１から、３８０℃以上の温度で
は、イオンビーム電流量は得られるものの、イオンビー
ムの安定性は極めて不安定であることが分かる。
は、イオンビーム電流量は得られるものの、イオンビー
ムの安定性は極めて不安定であることが分かる。
【００３２】ここで、３８０℃以上のオーブン温度の場
合について、オーブン２７の冷却後にオーブン２７中に
残存しているＩｎｌの状態観察を行ったところ、２〜５
ｍｍの粒径であったＩｎｌが完全に溶解していることが
確認された。
合について、オーブン２７の冷却後にオーブン２７中に
残存しているＩｎｌの状態観察を行ったところ、２〜５
ｍｍの粒径であったＩｎｌが完全に溶解していることが
確認された。
【００３３】これは、３８０℃以上に高温化することに
より、オーブン２７内のＩｎｌが煮沸し、安定な蒸気が
得られなかったことを示している。すなわち、安定なＩ
ｎイオンビームを得るためには、粒状のままＩｎｌを維
持する必要があり、好ましくは２７５℃以上、３７０℃
以下の範囲でオーブン温度を制御し、ＩｎＩの蒸気を得
るのが最適である。
より、オーブン２７内のＩｎｌが煮沸し、安定な蒸気が
得られなかったことを示している。すなわち、安定なＩ
ｎイオンビームを得るためには、粒状のままＩｎｌを維
持する必要があり、好ましくは２７５℃以上、３７０℃
以下の範囲でオーブン温度を制御し、ＩｎＩの蒸気を得
るのが最適である。
【００３４】また、表１から、オーブン温度が２７５℃
〜３８０℃の範囲においては、オーブン温度の上昇とと
もに、イオンビーム電流値も増大しているが、３５０℃
から３８０℃の範囲内ではあまり変化が見られないこと
から、この３５０℃から３８０℃の範囲が最も安定した
ＩｎＩのイオン化が行える温度範囲であることが分か
る。
〜３８０℃の範囲においては、オーブン温度の上昇とと
もに、イオンビーム電流値も増大しているが、３５０℃
から３８０℃の範囲内ではあまり変化が見られないこと
から、この３５０℃から３８０℃の範囲が最も安定した
ＩｎＩのイオン化が行える温度範囲であることが分か
る。
【００３５】そこで、オーブン温度を３５０℃に固定し
て、最大ビーム電流量を調べてみたところ、約１２ｍＡ
のイオンビーム電流量が得られた。この３５０℃のオー
ブン温度で、１０時間イオン化を行い、イオンビームの
変動量を調べてみた。ここでは、最大ビーム電流の８０
％として約１０ｍＡのイオンビーム電流量で、そのイオ
ンビーム電流量の安定性を調べた。その結果、イオンビ
ーム変動量は±５％以内と、極めて安定なＩｎＩのイオ
ン化が行われていることが確認された。
て、最大ビーム電流量を調べてみたところ、約１２ｍＡ
のイオンビーム電流量が得られた。この３５０℃のオー
ブン温度で、１０時間イオン化を行い、イオンビームの
変動量を調べてみた。ここでは、最大ビーム電流の８０
％として約１０ｍＡのイオンビーム電流量で、そのイオ
ンビーム電流量の安定性を調べた。その結果、イオンビ
ーム変動量は±５％以内と、極めて安定なＩｎＩのイオ
ン化が行われていることが確認された。
【００３６】比較として、従来から一般的に使用されて
いるＩｎＣＩ3 （塩化インジウム）を図２におけるオー
ブン２７に充填し、３５０℃でイオン化を行った。この
ときに得られたビーム電流は約１６ｍＡと、Ｉｎｌ（ヨ
ウ化インジウム）よりも高い電流量であった。
いるＩｎＣＩ3 （塩化インジウム）を図２におけるオー
ブン２７に充填し、３５０℃でイオン化を行った。この
ときに得られたビーム電流は約１６ｍＡと、Ｉｎｌ（ヨ
ウ化インジウム）よりも高い電流量であった。
【００３７】しかしながら、最大ビーム電流量の８０％
として約１２ｍＡで１０時間のイオン化を行ったとこ
ろ、４時間を経過した時点でイオン化が不安定となり、
約６時問でイオン化を行うことが不可能となってしまっ
た。
として約１２ｍＡで１０時間のイオン化を行ったとこ
ろ、４時間を経過した時点でイオン化が不安定となり、
約６時問でイオン化を行うことが不可能となってしまっ
た。
【００３８】アークチャンバ２１内を調べてみたとこ
ろ、タングステンアークチャンバ２１がエッチング反応
により表面荒れを起こし、アークチャンバ２１内に大量
の反応生成物が確認された。また、タングステンフィラ
メントも消耗が激しく、本来絶縁される部位に反応生成
物が付着し、ショートしていることが確認された。これ
は、ＩｎＣｌ3 のイオン化に伴い発生する塩素イオンや
ラジカルタングステン等と上記部位とが劇的に反応して
しまうために、長時問安定したイオン化が困難であるこ
とを示している。
ろ、タングステンアークチャンバ２１がエッチング反応
により表面荒れを起こし、アークチャンバ２１内に大量
の反応生成物が確認された。また、タングステンフィラ
メントも消耗が激しく、本来絶縁される部位に反応生成
物が付着し、ショートしていることが確認された。これ
は、ＩｎＣｌ3 のイオン化に伴い発生する塩素イオンや
ラジカルタングステン等と上記部位とが劇的に反応して
しまうために、長時問安定したイオン化が困難であるこ
とを示している。
【００３９】しかし、本実施形態のようにＩｎｌを使用
することにより、イオン源チャンバ１を腐食することな
く、安定なイオン化が可能となる。ヨウ素は、水や酸素
に対して安定であり、塩化物のような腐食性も無く、さ
らにトリメチルインジウム（ＴＭＩ）やトリエチルイン
ジウム（ＴＥＩ）とは異なり、爆発的に水や酸素と燃焼
反応するなどの危険性は無く、安全性からもイオン源材
料として適した材料であるといえる。
することにより、イオン源チャンバ１を腐食することな
く、安定なイオン化が可能となる。ヨウ素は、水や酸素
に対して安定であり、塩化物のような腐食性も無く、さ
らにトリメチルインジウム（ＴＭＩ）やトリエチルイン
ジウム（ＴＥＩ）とは異なり、爆発的に水や酸素と燃焼
反応するなどの危険性は無く、安全性からもイオン源材
料として適した材料であるといえる。
【００４０】また、オーブン２７はＦｅ（鉄）で形成さ
れているため、ＩｎＣｌ3 を用いると、オーブン２７の
内部が塩素蒸気で腐食され、Ｉｎ2+ と同じ質量数（１
１２、１１３）のＦｅ+ が発生する。Ｉｎ2+とＦｅ+ は
分離電磁石３で分離できないので、試料にはＦｅ+も注
入されることになる。その結果、ドーズ量が変化した
り、リーク電流が増加するという問題が生じる。
れているため、ＩｎＣｌ3 を用いると、オーブン２７の
内部が塩素蒸気で腐食され、Ｉｎ2+ と同じ質量数（１
１２、１１３）のＦｅ+ が発生する。Ｉｎ2+とＦｅ+ は
分離電磁石３で分離できないので、試料にはＦｅ+も注
入されることになる。その結果、ドーズ量が変化した
り、リーク電流が増加するという問題が生じる。
【００４１】しかし、Ｉｎｌを使用すれば、オーブン２
７をエッチングするようなイオンは発生しないので、ド
ーズ量の変化、リーク電流の増加という問題は起こらな
い。
７をエッチングするようなイオンは発生しないので、ド
ーズ量の変化、リーク電流の増加という問題は起こらな
い。
【００４２】表２に、図２におけるオーブン２７に充墳
したＩｎｌ3 の加熱温度（オーブン温度）とイオンビー
ム電流量（収量）との関係を示す。
したＩｎｌ3 の加熱温度（オーブン温度）とイオンビー
ム電流量（収量）との関係を示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】ＩｎＩ3 （三ヨウ化インジウム）はヨウ素
の脱離が激しく、ＩｎＩに比べて、ｌｎのイオン化が困
難である。ＩｎＩ3 の融点は、Ｉｎｌよりも低く、約２
１０℃であるが、２００℃に加熱して蒸気を得ようとす
ると、ヨウ素とＩｎＩに分離して蒸気圧が得られる。
の脱離が激しく、ＩｎＩに比べて、ｌｎのイオン化が困
難である。ＩｎＩ3 の融点は、Ｉｎｌよりも低く、約２
１０℃であるが、２００℃に加熱して蒸気を得ようとす
ると、ヨウ素とＩｎＩに分離して蒸気圧が得られる。
【００４５】このとき、ヨウ素が大量に発生するため、
イオン源チャンバ１内の真空度が劣化し、イオン化が困
難となるために、Ｉｎのイオンビーム電流量が著しく低
下してしまう。
イオン源チャンバ１内の真空度が劣化し、イオン化が困
難となるために、Ｉｎのイオンビーム電流量が著しく低
下してしまう。
【００４６】したがって、ＩｎのイオンソースとしてＩ
ｎＩ3 を使用する場合には、一旦ＩｎＩ3 を加熱し、ヨ
ウ素を脱離させた後に冷却し、オープン２７中に残存し
たＩｎＩ（ヨウ素の方が蒸気圧が高いため、Ｉｎｌが残
りやすい）を再加熱し、イオン化を行ことが好ましい。
ｎＩ3 を使用する場合には、一旦ＩｎＩ3 を加熱し、ヨ
ウ素を脱離させた後に冷却し、オープン２７中に残存し
たＩｎＩ（ヨウ素の方が蒸気圧が高いため、Ｉｎｌが残
りやすい）を再加熱し、イオン化を行ことが好ましい。
【００４７】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、ヨウ素化
合物がＩｎｌの場合について説明したが、その他に、例
えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉの３族元素（ｎ型ドーパン
ト）のヨウ素化合物も使用することが可能である。具体
的には、Ｇａの場合であれば、ＧａＩ3 （融点２２２
℃）、ＧａＩがあげられる。
るものではない。例えば、上記実施形態では、ヨウ素化
合物がＩｎｌの場合について説明したが、その他に、例
えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉの３族元素（ｎ型ドーパン
ト）のヨウ素化合物も使用することが可能である。具体
的には、Ｇａの場合であれば、ＧａＩ3 （融点２２２
℃）、ＧａＩがあげられる。
【００４８】また、ｐ型ドーパントのイオン注入の場合
について説明したが、本発明はｎ型ドーパントのイオン
注入にも適用できる。この場合には、例えば、Ｎ、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの５族元素のヨウ素化合物を使用す
る。例えば砒素・燐のイオン注入の場合には、固体砒素
・固体燐を使用すると良い。さらには上述した元素から
選ばれた２つ以上の元素のヨウ素化合物でも良い。
について説明したが、本発明はｎ型ドーパントのイオン
注入にも適用できる。この場合には、例えば、Ｎ、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの５族元素のヨウ素化合物を使用す
る。例えば砒素・燐のイオン注入の場合には、固体砒素
・固体燐を使用すると良い。さらには上述した元素から
選ばれた２つ以上の元素のヨウ素化合物でも良い。
【００４９】また、ｐ型およびｎ型ドーパントのイオン
注入は、イオン源材料が異なるだけで、これらのイオン
注入は同じ装置で行える。しかも、その装置も従来と同
じものを使用でき、専用の装置を製造せずに済むので、
コストを招くという問題もない。
注入は、イオン源材料が異なるだけで、これらのイオン
注入は同じ装置で行える。しかも、その装置も従来と同
じものを使用でき、専用の装置を製造せずに済むので、
コストを招くという問題もない。
【００５０】また、上記実施形態ではイオン照射装置を
用いた具体的な半導体プロセスは説明しなかったが、例
えば２５６メガ以降のＤＲＡＭプロセス、すなわちメモ
リセルのＭＯＳトランジスタのソース拡散層、ドレイン
拡散層を形成するためのイオン注入工程があげられる。
また、本発明はイオンビームミキシングにも適用可能で
ある。
用いた具体的な半導体プロセスは説明しなかったが、例
えば２５６メガ以降のＤＲＡＭプロセス、すなわちメモ
リセルのＭＯＳトランジスタのソース拡散層、ドレイン
拡散層を形成するためのイオン注入工程があげられる。
また、本発明はイオンビームミキシングにも適用可能で
ある。
【００５１】また、上記実施形態では、アークチャンバ
２１はタングステンを主成分としたものであったが、他
の金属を主成分としたものであっても良い。ただし、ヨ
ウ素と反応する金属、例えばＡｌは使用しないことが好
ましい。
２１はタングステンを主成分としたものであったが、他
の金属を主成分としたものであっても良い。ただし、ヨ
ウ素と反応する金属、例えばＡｌは使用しないことが好
ましい。
【００５２】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
で、種々変形して実施できる。
【００５３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、発
生するべきイオンの元素を含むヨウ素化合物をイオン源
材料として用いることによって、上記元素のイオン化を
安定かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射
方法を実現できるようになる。
生するべきイオンの元素を含むヨウ素化合物をイオン源
材料として用いることによって、上記元素のイオン化を
安定かつ安全に行えるイオン発生方法およびイオン照射
方法を実現できるようになる。
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン照射方法を実
施するために使用するイオン照射装置を示す模式図
施するために使用するイオン照射装置を示す模式図
【図２】図１のイオン照射装置のイオン源チャンバの断
面構造を示す図
面構造を示す図
１…イオン源チャンバ ２…引き出し電極 ３…分離電磁石 ４…スリット ５…加速器 ６…四極レンズ ７，８…走査電極 ９…偏向電極 １０…マスク １１…アース ２１…アークチャンバ ２２…絶緑支持部 ２３…リフレクタ（スペーサ） ２４…タングステンフィラメント ２５…対向電極 ２６…ガス導入口 ２７…オーブン ２８…ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 27/08 Ｈ０１Ｌ 21/265 ６０３Ａ Ｆターム(参考） 4K029 BA02 BA03 BA14 BA17 BA32 BA33 CA10 DA04 5C030 DD05 DE06 DG09 5C034 CC01
Claims (5)
- 【請求項１】発生させるべき所望のイオンの元素とヨウ
素との化合物からなるイオン源材料を加熱することによ
って、前記化合物の蒸気を生成する工程と、 前記蒸気を放電させることによって、前記イオンを発生
させる工程とを有することを特徴とするイオン発生方
法。 - 【請求項２】前記所望のイオンは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｔｉ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉからなる元素
群から選ばれた少なくとも１つの元素のイオンであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のイオン発生方法。 - 【請求項３】前記化合物は、ＩｎＩであることを特徴と
する請求項１に記載のイオン発生方法。 - 【請求項４】前記ＩｎＩを３００℃以上３８０℃以下の
温度で加熱し、前記ＩｎＩの蒸気を生成することを特徴
とする請求項３に記載のイオン発生方法 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
記載のイオン発生方法により、所望のイオンと、ヨウ素
イオンとを発生させる工程と、 前記所望のイオンを選択的に試料に照射する工程とを有
することを特徴とするイオン照射方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12169299A JP3655491B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | イオン発生方法およびイオン照射方法 |
| US09/559,345 US6875986B1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | Ion generation method and filament for ion generation apparatus |
| GB0010455A GB2349977B (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | Ion generation and irradiation method |
| US10/083,564 US6646268B2 (en) | 1999-04-28 | 2002-02-27 | Ion generation method and filament for ion generation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12169299A JP3655491B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | イオン発生方法およびイオン照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000311619A true JP2000311619A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3655491B2 JP3655491B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12169299A Expired - Fee Related JP3655491B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | イオン発生方法およびイオン照射方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3655491B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030097284A (ko) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | 삼성전자주식회사 | 이온 주입 설비의 이온 소스 |
| JP2004288549A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | イオン注入装置 |
| KR100699112B1 (ko) | 2005-04-20 | 2007-03-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이온주입 장비의 아크챔버 |
| WO2009088770A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-16 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Gas delivery system for an ion source |
| JP2011529275A (ja) * | 2008-07-22 | 2011-12-01 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 重いハロゲン化合物を用いたイオン注入 |
| JP2014216311A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | イオン注入プロセスにおいて同位体的に豊富化されたレベルのドーパントガス組成物を用いる方法 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12169299A patent/JP3655491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004288549A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | イオン注入装置 |
| KR100699112B1 (ko) | 2005-04-20 | 2007-03-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이온주입 장비의 아크챔버 |
| WO2009088770A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-16 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Gas delivery system for an ion source |
| US8003954B2 (en) | 2008-01-03 | 2011-08-23 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Gas delivery system for an ion source |
| JP2011529275A (ja) * | 2008-07-22 | 2011-12-01 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 重いハロゲン化合物を用いたイオン注入 |
| JP2014216311A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | イオン注入プロセスにおいて同位体的に豊富化されたレベルのドーパントガス組成物を用いる方法 |
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|---|---|
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| GB2359414A (en) | A filament for an ion source |
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