JPH0462747A - 酸素２価イオンの取出し方法 - Google Patents
酸素２価イオンの取出し方法Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、純度の高い２価のイオンを半導体装置製作に
適用できるビーム量を通常のイオン注入装置から取出す
方法に関し、特にイオン注入装置における酸素２価イオ
ンの取出し方法に関するものである。
適用できるビーム量を通常のイオン注入装置から取出す
方法に関し、特にイオン注入装置における酸素２価イオ
ンの取出し方法に関するものである。
エピタキシャル成長により製作されるＧａＡｓ系半導体
装置間の絶縁分離法としてイオン注入法が用いられてお
り、イオン種として酸素イオン（Ｏ゛）が高温の熱処理
後においても層抵抗値が低下しないため検討がされてい
る。しかし、通常のイオン注入装置では２００ｋＶまで
の加速しか行えず、したがって５０００Å以上深（Ｇａ
Ａｓ中に注入することができない。そこで２価イオンを
用い最大４００ｋＶの加速が行なわれていることが報告
されている。
装置間の絶縁分離法としてイオン注入法が用いられてお
り、イオン種として酸素イオン（Ｏ゛）が高温の熱処理
後においても層抵抗値が低下しないため検討がされてい
る。しかし、通常のイオン注入装置では２００ｋＶまで
の加速しか行えず、したがって５０００Å以上深（Ｇａ
Ａｓ中に注入することができない。そこで２価イオンを
用い最大４００ｋＶの加速が行なわれていることが報告
されている。
しかし、たとえば酸素ガス（Ｏ□）を用いて１価イオン
電流が１００μＡ程度取出せるＲＦイオ電源で、３５ｋ
ｅＶで引出し時に得られる２価イオン電流は１８０ｎＡ
であるが、大部分は０２゛分子より解離したＯ゛イオン
あり、これをビームフィルタ（エネルギーフィルタ）を
用いて真の０゛イオンを分離した結果は、わずか２．４
％の４゜４ｎＡに過ぎない。これはＲＦイオン電源は２
価イオンの発生確率が小さく、したがって１×１０’／
ｃｍ”以上の高濃度の注入ができない。また、ＥＣＲイ
オン源を持った大電流の酸素イオン注入装置（Ｏ゛イオ
ンで１０ｍＡ）程度のものが存在しているが、同じタイ
プの装置で２価イオンを取出せる装置は存在していない
。
電流が１００μＡ程度取出せるＲＦイオ電源で、３５ｋ
ｅＶで引出し時に得られる２価イオン電流は１８０ｎＡ
であるが、大部分は０２゛分子より解離したＯ゛イオン
あり、これをビームフィルタ（エネルギーフィルタ）を
用いて真の０゛イオンを分離した結果は、わずか２．４
％の４゜４ｎＡに過ぎない。これはＲＦイオン電源は２
価イオンの発生確率が小さく、したがって１×１０’／
ｃｍ”以上の高濃度の注入ができない。また、ＥＣＲイ
オン源を持った大電流の酸素イオン注入装置（Ｏ゛イオ
ンで１０ｍＡ）程度のものが存在しているが、同じタイ
プの装置で２価イオンを取出せる装置は存在していない
。
ところで、一般に広く使用されているフリーマン型イオ
ン源を持つ中電流イオン注入装置に二酸化炭素（ＣＯ，
）ガスを導入することにより比較的容易にＯ・・イオン
を取出せるが、そのイオン電流は２〜３μＡ程度であり
、高濃度の注入に対して実用的ではなかった。
ン源を持つ中電流イオン注入装置に二酸化炭素（ＣＯ，
）ガスを導入することにより比較的容易にＯ・・イオン
を取出せるが、そのイオン電流は２〜３μＡ程度であり
、高濃度の注入に対して実用的ではなかった。
本発明は以上の点に鑑み、かかる従来の問題点を解決す
るためになされたもので、０□゛分子イオンより解離し
たＯ′″イオンやＯ〜が残留ガスとの衝突等によりＯ゛
に変化したもの等のない純度の高い酸素の２価イオン電
流を汎用性の高い通常の中電流イオン注入装置から、可
能な限り多（取出すことのできる方法を提供することを
目的とする。
るためになされたもので、０□゛分子イオンより解離し
たＯ′″イオンやＯ〜が残留ガスとの衝突等によりＯ゛
に変化したもの等のない純度の高い酸素の２価イオン電
流を汎用性の高い通常の中電流イオン注入装置から、可
能な限り多（取出すことのできる方法を提供することを
目的とする。
上記目的を達成するために、本発明においては、汎用性
の高い中電流用のフリーマン型イオン源に酸素（Ｏ２）
とＣＦ４等の弗素（Ｆ）を含むガスとの混合ガス、ある
いは酸素（Ｏ□）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用い
てビーム電流の増大を図ることを特徴とし、またこれに
加えて、０゛イオンと同じ軌道を通る０□゛分子イオン
より解離した０゛イオンを取り除くビームフィルタと質
量分析部に真空ポンプを増設し、質量分析部以降の真空
度を向上させることによりＯ゛イオン残留ガスとの衝突
確率を低減させ、Ｏ゛イオンの変換を最小限にして、エ
ネルギー汚染のない純度の高い酸素の２価イオンを取出
すことを特徴とするものである。
の高い中電流用のフリーマン型イオン源に酸素（Ｏ２）
とＣＦ４等の弗素（Ｆ）を含むガスとの混合ガス、ある
いは酸素（Ｏ□）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用い
てビーム電流の増大を図ることを特徴とし、またこれに
加えて、０゛イオンと同じ軌道を通る０□゛分子イオン
より解離した０゛イオンを取り除くビームフィルタと質
量分析部に真空ポンプを増設し、質量分析部以降の真空
度を向上させることによりＯ゛イオン残留ガスとの衝突
確率を低減させ、Ｏ゛イオンの変換を最小限にして、エ
ネルギー汚染のない純度の高い酸素の２価イオンを取出
すことを特徴とするものである。
本発明によるときは、通常の２００ｋｅＶ注入装置を用
い、純度の高い酸素の２価イオンを数μＡ以上取出すこ
とができ、絶縁分離層形成のためＩＱ”ｃｍ−”オーダ
ーの注入量に対してウェハ当たり数十分の注入時間で注
入が可能となる。これにより、たとえばエビ厚９５００
人のＧａＡｓ層を酸素イオンにより注入分離が効率的に
可能となる。
い、純度の高い酸素の２価イオンを数μＡ以上取出すこ
とができ、絶縁分離層形成のためＩＱ”ｃｍ−”オーダ
ーの注入量に対してウェハ当たり数十分の注入時間で注
入が可能となる。これにより、たとえばエビ厚９５００
人のＧａＡｓ層を酸素イオンにより注入分離が効率的に
可能となる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
実施例１゜
第１図は本発明を中電流イオン注入装置に適用したとき
の一実施例を示すイオン引出し部分の概略図である。こ
の実施例装置は、第１図に示すように、イオン化効率が
高くかつ汎用性の高い通常のフリーマン型イオン源１と
、質量分析部２と、ビームフィルタ３と、加速部４と、
質量分析部２以降を高真空にするための真空ポンプ増設
部５から構成され、前記イオン源１内に０２ガスとＣＦ
４ガスとの混合ガスを導入させてイオンを発生させる。
の一実施例を示すイオン引出し部分の概略図である。こ
の実施例装置は、第１図に示すように、イオン化効率が
高くかつ汎用性の高い通常のフリーマン型イオン源１と
、質量分析部２と、ビームフィルタ３と、加速部４と、
質量分析部２以降を高真空にするための真空ポンプ増設
部５から構成され、前記イオン源１内に０２ガスとＣＦ
４ガスとの混合ガスを導入させてイオンを発生させる。
そして、このＯイオンをそのイオン源ｌに内蔵した引出
し部（図示せず）で引出した後、これを質量分析部２に
て質量分析して０゛°イオンを取出し、その分子イオン
より解離したイオンをビームフィルタ３で取り除くとと
もに、加速部４で所定の加速エネルギーに加速すること
により、純度の高い０〜イオンをビームライン・エンド
ステーション部６内のＧａＡｓウェハ（図示せず）上へ
注入するものとなっている。なお、図中７はビームフィ
ルタ３に電圧を印加するための可変型電源である。
し部（図示せず）で引出した後、これを質量分析部２に
て質量分析して０゛°イオンを取出し、その分子イオン
より解離したイオンをビームフィルタ３で取り除くとと
もに、加速部４で所定の加速エネルギーに加速すること
により、純度の高い０〜イオンをビームライン・エンド
ステーション部６内のＧａＡｓウェハ（図示せず）上へ
注入するものとなっている。なお、図中７はビームフィ
ルタ３に電圧を印加するための可変型電源である。
かかる構成の本実施例装置では、フリーマン型イオン源
ｌに０２ガスとＣＦ、ガス（２０％）の混合ガスを導入
してイオンを発生させたうえ、２００ｋＶの加速電圧で
０゛イオンを５μＡ以上安定して取出すことができた。
ｌに０２ガスとＣＦ、ガス（２０％）の混合ガスを導入
してイオンを発生させたうえ、２００ｋＶの加速電圧で
０゛イオンを５μＡ以上安定して取出すことができた。
また、質量分析部２以降の真空系を５ Ｘ １０−７ｔ
ｏｒｒ以上の高真空にすることにより引出したＯ゛イオ
ン衝突確率を減少させるとともに、ビームフィルタ３に
２０ｋＶの電圧を印加して、○゛分子イオンに解離によ
る０°イオン（１５ｋｅＶのエネルギーを持つ）を取り
除くことができた。
ｏｒｒ以上の高真空にすることにより引出したＯ゛イオ
ン衝突確率を減少させるとともに、ビームフィルタ３に
２０ｋＶの電圧を印加して、○゛分子イオンに解離によ
る０°イオン（１５ｋｅＶのエネルギーを持つ）を取り
除くことができた。
第２図は、第１図装置のイオン引出し部分における２価
イオンのエネルギー汚染の発生の概略を示した説明図で
ある。ここで、符号■はフリーマン型イオン源１のイオ
ン引出し部へ３０ｋＶの固定電圧を印加したときのその
イオン源１とビームフィルタ３との系の２価イオン（１
６０”）のエネルギー汚染（＋６０２− ＋”ｏ”＋”
ｏ’ ）の発生様子を示す。また、同しく符号■は加速
部４へ最大１７０ｋＶの可変電圧を印加したときのその
ビームフィルタ３と加速部４との系の２価イオンのエネ
ルギー汚染の発生様子を示す。ただし、括弧内の数値は
それぞれのイオンの各系でのポテンシャルエネルギーを
表わす。
イオンのエネルギー汚染の発生の概略を示した説明図で
ある。ここで、符号■はフリーマン型イオン源１のイオ
ン引出し部へ３０ｋＶの固定電圧を印加したときのその
イオン源１とビームフィルタ３との系の２価イオン（１
６０”）のエネルギー汚染（＋６０２− ＋”ｏ”＋”
ｏ’ ）の発生様子を示す。また、同しく符号■は加速
部４へ最大１７０ｋＶの可変電圧を印加したときのその
ビームフィルタ３と加速部４との系の２価イオンのエネ
ルギー汚染の発生様子を示す。ただし、括弧内の数値は
それぞれのイオンの各系でのポテンシャルエネルギーを
表わす。
この第２図の系より明らかなように、本実施例によると
、フリーマン型イオン源より引出されるＯ゛イオン同し
軌道を通る０２゛分子イオンより解離したＯ゛イオン取
り除くとともに、０゛イオンと残留ガスとの衝突確率を
低減させてＯ゛°の０゛への変換を最小にすることがで
きる。そのため、エネルギー汚染のない純度の高い０“
イオン電流を５〜８μＡと従来のＲＦイオン電源較べ１
０００倍以上、また従来のフリーマン型イオン源にＣ○
２ガスを用いた場合に較べると約２倍の電流量取出すこ
とができた。
、フリーマン型イオン源より引出されるＯ゛イオン同し
軌道を通る０２゛分子イオンより解離したＯ゛イオン取
り除くとともに、０゛イオンと残留ガスとの衝突確率を
低減させてＯ゛°の０゛への変換を最小にすることがで
きる。そのため、エネルギー汚染のない純度の高い０“
イオン電流を５〜８μＡと従来のＲＦイオン電源較べ１
０００倍以上、また従来のフリーマン型イオン源にＣ○
２ガスを用いた場合に較べると約２倍の電流量取出すこ
とができた。
また、第３図は上記実施例において２００ｋｖ印加で酸
素２価イオンをＧａＡｓウェハ上へ注入した時（注入エ
ネルギーは４００ｋＶ）のＳＩＭＳによる濃度分布を示
したものであり、横軸はウェハ表面からの深さが、縦軸
はイオン強度（カウント数）がそれぞれ取っである。こ
こで、第３図の濃度分布のピーク位置（Ｒｐ）は７３０
０人、標準偏差（σＲｐ）は１６００人であり、第４図
に示すように加速エネルギーおよびＲｐとσＲｐとの関
係も良好なものが得られた。
素２価イオンをＧａＡｓウェハ上へ注入した時（注入エ
ネルギーは４００ｋＶ）のＳＩＭＳによる濃度分布を示
したものであり、横軸はウェハ表面からの深さが、縦軸
はイオン強度（カウント数）がそれぞれ取っである。こ
こで、第３図の濃度分布のピーク位置（Ｒｐ）は７３０
０人、標準偏差（σＲｐ）は１６００人であり、第４図
に示すように加速エネルギーおよびＲｐとσＲｐとの関
係も良好なものが得られた。
実施例２゜
実施例１と同じ装置構成を用い、０□ガスとＡｒガス（
２０％）の混合ガスを導入し、２価イオンの取出しを行
なった。その結果、本実施例においても上記実施例１と
同様にＯ゛イオン５〜８μＡ取出すことができた。ただ
し、イオン源のフィラメントの寿命がやや短いが１回の
ランを処理することは十分可能であった。
２０％）の混合ガスを導入し、２価イオンの取出しを行
なった。その結果、本実施例においても上記実施例１と
同様にＯ゛イオン５〜８μＡ取出すことができた。ただ
し、イオン源のフィラメントの寿命がやや短いが１回の
ランを処理することは十分可能であった。
なお、上記実施例では、フリーマン型イオン源に０２ガ
スとＣＦ４等のＦを含むガスとの混合ガス、あるいは０
□とＡｒの混合ガスを用いる場合について示したが、本
発明はこれに限らず、その原料ガスを変えて、上記実施
例と同様にビームフィルタの設置と質量分析部の高真空
化を行うことにより、Ｓｉ、Ｂ、Ａｓ、Ｐ、Ａｒ等の２
価イオンを取出すこともできる。
スとＣＦ４等のＦを含むガスとの混合ガス、あるいは０
□とＡｒの混合ガスを用いる場合について示したが、本
発明はこれに限らず、その原料ガスを変えて、上記実施
例と同様にビームフィルタの設置と質量分析部の高真空
化を行うことにより、Ｓｉ、Ｂ、Ａｓ、Ｐ、Ａｒ等の２
価イオンを取出すこともできる。
以上のように本発明によれば、純度の高い酸素の２価イ
オンを数μＡ以上に取出すことができるので、ｋｎ分離
層形成のため１０１１０ｌ５”オーダーの注入量に対し
てウニへ当たり数十分の注入時間で注入が可能となる。
オンを数μＡ以上に取出すことができるので、ｋｎ分離
層形成のため１０１１０ｌ５”オーダーの注入量に対し
てウニへ当たり数十分の注入時間で注入が可能となる。
このため、例えばエビ厚９５００人のＧａＡｓ層を酸素
イオンにより注入分離が効率的に可能となる効果がある
。
イオンにより注入分離が効率的に可能となる効果がある
。
第１図は本発明の方法を実施するための装置の一例を示
すイオン引出し部分の概略図、第２図は第１回のイオン
引出し部分における２価イオンのエネルギー汚染の発生
の概略を示す説明図、第３図は上記実施例において２０
０ｋＶ印加で酸素２価イオンを注入した時（注入エネル
ギーは４００ｋｅＶ）のＳ ＩＭＳによる濃度分布（イ
オン濃度９）を示す図、第４図は同じく上記実施例にお
いて得られた加速エネルギーとＲｐおよびσＲｐとの関
係を示す図である。 １・・・フリーマン型のイオン源、２・・・質量分析部
、３・・・ビームフィルタ、４・・・加速部、５・・・
真空ポンプ増設部、６・・・ビームライン・エンドステ
ーション部、７・・・可変型電源。 第１図 第２図 第３図
すイオン引出し部分の概略図、第２図は第１回のイオン
引出し部分における２価イオンのエネルギー汚染の発生
の概略を示す説明図、第３図は上記実施例において２０
０ｋＶ印加で酸素２価イオンを注入した時（注入エネル
ギーは４００ｋｅＶ）のＳ ＩＭＳによる濃度分布（イ
オン濃度９）を示す図、第４図は同じく上記実施例にお
いて得られた加速エネルギーとＲｐおよびσＲｐとの関
係を示す図である。 １・・・フリーマン型のイオン源、２・・・質量分析部
、３・・・ビームフィルタ、４・・・加速部、５・・・
真空ポンプ増設部、６・・・ビームライン・エンドステ
ーション部、７・・・可変型電源。 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）フリーマン型イオン源に、酸素（Ｏ＿２）とＣＦ
＿４等の弗素（Ｆ）を含むガスとの混合ガス、あるいは
酸素（Ｏ＿２）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用いて
酸素の２価イオンを取出すことを特徴とする酸素２価イ
オンの取出し方法。 - （２）フリーマン型イオン源に、酸素（Ｏ＿２）とＣＦ
＿４等の弗素（Ｆ）を含むガスとの混合ガス、あるいは
酸素（Ｏ＿２）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用い、
該イオン源より引出される元素イオンのうち質量分析部
にて酸素の２価イオンを取出し、この質量分析部以降の
真空度を高真空にして該酸素の２価イオンと残留ガスと
の衝突を低減せしめ、さらにその分子イオンより解離す
るイオンをビームフィルタで取り除くことにより、純度
の高い酸素の２価イオンを取出すことを特徴とする酸素
２価イオンの取出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274290A JPH0462747A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 酸素２価イオンの取出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274290A JPH0462747A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 酸素２価イオンの取出し方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462747A true JPH0462747A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15947478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17274290A Pending JPH0462747A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 酸素２価イオンの取出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0462747A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002073652A3 (en) * | 2001-03-13 | 2003-01-30 | Varian Semiconductor Equipment | Methods and apparatus for oxygen implantation |
| JP2004508666A (ja) * | 2000-09-01 | 2004-03-18 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | イオンビームに対して汚染粒子を除去するためのシステム及び方法 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP17274290A patent/JPH0462747A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508666A (ja) * | 2000-09-01 | 2004-03-18 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | イオンビームに対して汚染粒子を除去するためのシステム及び方法 |
| WO2002073652A3 (en) * | 2001-03-13 | 2003-01-30 | Varian Semiconductor Equipment | Methods and apparatus for oxygen implantation |
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