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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- JPH0462747A JPH0462747A JP2172742A JP17274290A JPH0462747A JP H0462747 A JPH0462747 A JP H0462747A JP 2172742 A JP2172742 A JP 2172742A JP 17274290 A JP17274290 A JP 17274290A JP H0462747 A JPH0462747 A JP H0462747A
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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 |
---|---|---|---|
JP2172742A 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 |
---|---|---|---|
JP2172742A 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 |
---|---|---|---|
JP2172742A 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 JP2172742A 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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