JPH02277765A - アルカリ金属拡散防止層の製造方法 - Google Patents

アルカリ金属拡散防止層の製造方法

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JPH02277765A
JPH02277765A JP1099355A JP9935589A JPH02277765A JP H02277765 A JPH02277765 A JP H02277765A JP 1099355 A JP1099355 A JP 1099355A JP 9935589 A JP9935589 A JP 9935589A JP H02277765 A JPH02277765 A JP H02277765A
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JP
Japan
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base material
ion implantation
alkali metal
phosphorus
oxygen
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Application number
JP1099355A
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English (en)
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Keiji Oyoshi
啓司 大吉
Takashi Tagami
田上 高志
Shuhei Tanaka
修平 田中
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0055Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by ion implantation

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン注入法を用いてSi基板、珪酸塩ガラ
ス基板等の基材内部にリン珪酸塩ガラス層からなるアル
カリ金属拡散防止層を形成する方法に関し、特にアルカ
リ金属拡散防止能の高いリン珪酸塩ガラス層を形成する
方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、リンをイオン状態で表面から打ち込んで表面の特
性改質を行なった無機ガラスが知られている。(例えば
特開昭56−84344.特開昭56−1)6034)
又半導体素子製造用ガラス板の製造方法として、アルカ
リ金属を含んだ珪酸塩ガラスからなるガラス板の表面に
リンをイオン注入し、熱処理を行なった後さらに窒素を
イオン注入し再度熱処理を行なう方法が知られている。
(例えば特開昭63−222046) 〔発明が解決しようとする課題〕 前記ガラス板表面にリンをイオン注入し熱処理を行なう
方法によれば、みかけ上ガラス板内部にリン珪酸ガラス
層が形成され、ガラス板の表面特性を改質できる利点を
有するものの、アルカリ金属のガラス板表面への拡散防
止効果(アルカリ金属のゲッタリング効果)を期待した
場合には、予想される程度にその効果が発揮されず、該
リンを多量に打込んだり、より高いエネルギーでリンを
深くまで打込んだりしなければならないという問題点が
あった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
のであって珪素を含む基材にリンをイオン注入して、基
材内部にリンを含むアルカリ金属拡散防止層を形成する
方法において、下記[a)ないしくC1のいずれかを行
なっている。
(al  前記リンのイオン注入および酸素のイオン注
入を、同時または交互に行ない、その後基材の加熱処理
を行なう。
(b)  前記リンのイオン注入を行なった後基材を加
熱した状態で酸素のイオン注入を行なう。
(c)前記リンのイオン注入を行なった後酸素ガスを含
む雰囲気中で基材の加熱処理を行なう。
前記fa)の熱処理は、基材の内に打込まれたリンおよ
び酸素を基材中の珪素と相互に結合させてガラス体構造
として安定化させるための熱処理であり、400℃以上
の温度とすることが好ましい。
400℃よ′り低いと安定化しにくいため本発明の効果
が現れに<<、又ガラスの歪点より高いと基材の変形や
リン珪酸ガラス層の拡散等が生じやすくなる。又酸素の
イオン吸入後の熱処理の雰囲気は酸素ガスを含む雰囲気
であっても、不活性ガス雰囲気であってもかまわない。
特に基材がSi等の酸素ガス雰囲気中の熱処理によって
変質を生ずる基材である場合には、表面酸化を防止でき
るので不活性ガス雰囲気が望ましい。リンおよび酸素は
くり返し打込んでもかまわない。
前記(b)の酸素のイオン注入時の基材の加熱は、上記
熱処理と同様の意味でガラス体構造とする安定化のため
に必要とされる操作であり、400℃以上とすることが
好ましい、400℃よりも低いと前記同様本発明の効果
が現れにくい。又ガラスの歪点よりも高いと基材の変形
や注入状態のPの拡散が顕著となりやすい。
前記(alおよび(′b)の方法においてリンおよび酸
素の注入エネルギーおよび注入量は基材の材質、基材中
のアルカリ金属不純物量および必要とされるアルカリ金
属拡散防止能等により必要に応じて調整できるが、通常
各々注入エネルギー1 keV〜5MeV、注入量1×
101z〜1×101s個/c@zとすることが好まし
い。又リンおよび酸素のイオン注入は、基材内部でほぼ
同一の深さ方向の分散を存する様に注入することが効率
的であるので好ましい。
前記fclの酸素雰囲気中での熱処理は、基材の表面か
ら基材内部に雰囲気中の酸素を拡散させ、イオン打込み
で基材内部に存在するリンと結合させるために行なうも
ので、リンの注入エネルギー注入量、基材の材質、雰囲
気ガス中の酸素濃度等により熱処理温度および熱処理時
間等が調整される。雰囲気ガス中の酸素濃度は高い方が
処理時間を短縮できるので好ましい。又熱処理温度も高
い方が処理時間を短縮できるので、基材の材質による制
限(融点、軟化点等)以下で可能な限り高くすることが
好ましい。
必要な熱処理時間tは、リンの最大注入深さL(m)お
よび基材の熱処理温度における酸素の拡散係数D (m
” /s)を用いてt≧L” /Dでおよその値を求め
ることができる。
基板としては、各々表面が珪素、窒化珪素1石英1石英
ガラス、無アルカリガラス、アルカリ含有ガラス等珪素
を含む基材が使用できる。特にソーダライムガラス等の
アルカリ含有ガラス、ボロシリケートガラス等の低アル
カリ含有ガラスは生産性が良く、耐久性が良好なので好
ましい。
〔作用〕 本発明は、従来のリンのイオン打込みにより基材内部に
形成したリン珪酸ガラス層のアルカリ金属のゲッタリン
グ効果が期待される程度でない理由が、リン珪酸ガラス
層中の酸素が安定状態よりも不足しており、アルカリ金
属を捕獲する「負に分極した非架橋酸素」が形成されに
(いためであるという事に鑑みなされたもので、本発明
によれば酸素のイオン打込または酸素の拡散によりリン
珪酸ガラス層中に酸素が供給され、リンの存在に基づく
負に分極した非架橋酸素が充分に形成され、アルカリ金
属のゲッタリング効果を充分に発揮できる。
特に酸素のイオン打込によって酸素を供給する方法によ
れば、必要とされる深さ位置にのみ必要とされる量の酸
素を供給できる。
又特に酸素のイオン打込によれば、基材の最表面部から
リン珪酸ガラス層までに存在するアルカリ金属が、該イ
オン打込により深さ方向に移動し、該部分のアルカリ金
属含有量を低下できるため、アルカリ金属拡散防止能を
さらに向上させることもできる。
〈実施例および比較例〉 基板として、0.1〜3atom%のアルカリ金属を含
むアルカリ・アルミナ・シリケートガラスを使用した。
はじめにリンを140keVの加速エネルギーでlXl
0”個/ cm ”イオン注入した。この試料をAとす
る。Aに窒素雰囲気中で600℃、1時間の熱処理を加
えた試料をBとする。また試料Aにさらに酸素を70k
eVの加速エネルギーで2.5×lol?個/cffI
2イオン注入し、熱処理を加えた。
熱処理温度゛は600℃、1時間である。(このときの
雰囲気は問わない。)この試料をCとする。
一方、Aに酸素雰囲気中で600℃1時間の熱処理を施
した。(このガラス組成における600℃での酸素の拡
散係数のデータはないが、シリカガラスに対するそれJ
T5〜6μm/h””を参考にした。)このとき、酸素
の拡散長は〜6μmとなり、注入エネルギー140ke
Vで打ち込まれるPの平均投影飛程143nmより充分
長い。これらB、C,Dの試料をS IMSにより測定
したところ、表面付近のNa濃度はC<D<Bの順序で
大きくなり、Cにおける表面Na:a度は、バルクNa
99度の1万分の1程度に、Dは五千分の1程度、Bは
百分の1程度に抑制された。これらの基板上に多結晶シ
リコン薄膜トランジスタ(以下TPTと略す)を形成し
、TPTがONとなるしきい電圧および経時安定性を評
価した。その結果、C,Dの基板は、石英ガラス上に作
成した。TPTの特性と差異は認められなかったが、B
の基板上のTPTは、しきい電圧が他の基板上のそれよ
り〜5o%上昇し、1000秒後のドレイン電流は、他
の基板上のTPTより20%低下した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、実施例からもあきらがなとうり従来の
方法で作製したアルカリ金属拡散防止層よりもアルカリ
金属拡散防止能の高いアルカリ金属拡散防止層を作製す
ることができる。
本発明は、例えば安価なアルカリ含有ガラス基板を電子
素子の基板として改質する方法として、又アルカリ金属
を不純物として極微量含む金属製電子素子用基板中のア
ルカリ金属の悪影響を極力防止する方法として有用であ
る。
特許庁審査官        殿 1、事件の表示 特願平1−99355号 2、発明の名称 アルカリ金属拡散防止層の製造方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪市中央区道修町3丁目5番1)号名称(40
0)日本板硝子株式会社 代表者  中  島  達  二 4、代理人 住所 東京都港区新橋5丁目1)番3号新橋住友ビル 日本板硝子株式会社  特許部内 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 (1)明細書4頁5行目に「イオン吸入後」とあるのを
「イオン注入後」と補正する。
(2)明細書6頁2行目に[係数D(m”/s)を用い
てt≧L” /Dで」とあるのを「係数り。X(m”/
s)を用いてt2:L2/Doxで」と補正する。
(3)明細書6頁7行目に「ボロ」とあるのを「ボロ」
と補正する。
(4)明細書8頁5行目に「を施した。(この」とある
のを「を施した。この試料をDとする。
(この」と補正する。
(5)明細書8頁15行目に「これらの」とあるのを「
これらB、C,Dの」と補正する。
(6)明細書8頁19行目に「作成した。TPTの」と
あるのを「作成したTPTの」と補正する。
(7)明細書9頁1行目に「他の」とあるのを「石英ガ
ラス」と補正する。
(8)明細書9頁2行目に「他の」とあるのを「石英ガ
ラス」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)珪素を含む基材にリンをイオン注入して、基材内
    部にリンを含むアルカリ金属拡散防止層を形成する方法
    において、下記(a)ないし(c)のいずれかを行なう
    ことを特徴とするアルカリ金属拡散防止層の製造方法。 (a)前記リンのイオン注入および酸素のイオン注入を
    、同時または交互に行ない、その後基材の加熱処理を行
    なう。 (b)前記リンのイオン注入を行なった後基材を加熱し
    た状態で酸素のイオン注入を行なう。 (c)前記リンのイオン注入を行なった後酸素ガスを含
    む雰囲気中で基材の加熱処理を行なう。
JP1099355A 1989-04-19 1989-04-19 アルカリ金属拡散防止層の製造方法 Pending JPH02277765A (ja)

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