JPH0555969B2 - - Google Patents
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- JPH0555969B2 JPH0555969B2 JP20000287A JP20000287A JPH0555969B2 JP H0555969 B2 JPH0555969 B2 JP H0555969B2 JP 20000287 A JP20000287 A JP 20000287A JP 20000287 A JP20000287 A JP 20000287A JP H0555969 B2 JPH0555969 B2 JP H0555969B2
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は半導体素子製造におけるマイクロビ
ームによるイオン注入方法に関するものである。
ームによるイオン注入方法に関するものである。
（従来の技術）
半導体素子の集積化、微細化に伴い集束イオン
ビーム（Focused Ion Beam；以下FIBという）
技術が注目を集めている。この技術はマスクなし
で、かつ0.1μｍのオーダーの領域でミリング、エ
ツチング、レジスト露光、イオン注入が行なえる
ので微細加工技術の一つとして極めて重要であ
る。上記の方法で微細加工を行なうには液体金属
イオン源（Liquid Metal Ion Sourse；以下
LMISという）が必要不可欠であり、これをFIB
装置に搭載してマイクロビームが形成される。し
かし、大規模集積回路素子の製造への応用を考え
た場合、ドーパント元素となるＢ（ｐ型）あるい
はAs、Ｐ（ｎ型）がLMIS材料として必要とされ
る。これらの元素のうちAs、Ｐは蒸気圧が高い
ためガス化しやすく、またはＢ高融点であるた
め、イオン電流密度が小さいため、これらの元素
は単体ではLMIS材料として使用することはでき
ない。このため必要とされる元素を混合し、共晶
化することで上記の欠点を補うことがなされ、文
献マイクロエレクトロニクス−ホトニクス、マテ
リアルズ、センサーズ アンド テクノロジー
（Microelectronics−Photonics、Materials、
Sensors and Technology）Vol.10、p.21には、
Au−Si−Be、Pd−Ni、Si−Be−Ｂ、Pd−As、
Pd−As−Ｂ、Ni−Ｂ−Si、Pd−As、Ｂ−Ｐ、
Cu−Ｐ等のLMIS材料が開示されている。一方、
エミツタ材料としては、それらのLMIS材料（合
金）の溶融時、LMIS材料と化学反応しにくく、
且つ両者の濡れがよい材料が必要とされる。
ビーム（Focused Ion Beam；以下FIBという）
技術が注目を集めている。この技術はマスクなし
で、かつ0.1μｍのオーダーの領域でミリング、エ
ツチング、レジスト露光、イオン注入が行なえる
ので微細加工技術の一つとして極めて重要であ
る。上記の方法で微細加工を行なうには液体金属
イオン源（Liquid Metal Ion Sourse；以下
LMISという）が必要不可欠であり、これをFIB
装置に搭載してマイクロビームが形成される。し
かし、大規模集積回路素子の製造への応用を考え
た場合、ドーパント元素となるＢ（ｐ型）あるい
はAs、Ｐ（ｎ型）がLMIS材料として必要とされ
る。これらの元素のうちAs、Ｐは蒸気圧が高い
ためガス化しやすく、またはＢ高融点であるた
め、イオン電流密度が小さいため、これらの元素
は単体ではLMIS材料として使用することはでき
ない。このため必要とされる元素を混合し、共晶
化することで上記の欠点を補うことがなされ、文
献マイクロエレクトロニクス−ホトニクス、マテ
リアルズ、センサーズ アンド テクノロジー
（Microelectronics−Photonics、Materials、
Sensors and Technology）Vol.10、p.21には、
Au−Si−Be、Pd−Ni、Si−Be−Ｂ、Pd−As、
Pd−As−Ｂ、Ni−Ｂ−Si、Pd−As、Ｂ−Ｐ、
Cu−Ｐ等のLMIS材料が開示されている。一方、
エミツタ材料としては、それらのLMIS材料（合
金）の溶融時、LMIS材料と化学反応しにくく、
且つ両者の濡れがよい材料が必要とされる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、Pd、Ni、Si、Ｂ、As、Ｐ等を
共晶合金化し、LMISとして使用した場合であつ
ても、Ｂ、Asは合金内で十分共晶せず、それ故
Asの優先的蒸発や、Ｂの偏析が生じる等、使用
するに十分なイオン電流が得られなかつた。また
Ｂ、Ni、Pdは、エミツタ材料と強い化学反応を
起こし、長時間にわたり安定したイオン電流が得
られないという問題があつた。
共晶合金化し、LMISとして使用した場合であつ
ても、Ｂ、Asは合金内で十分共晶せず、それ故
Asの優先的蒸発や、Ｂの偏析が生じる等、使用
するに十分なイオン電流が得られなかつた。また
Ｂ、Ni、Pdは、エミツタ材料と強い化学反応を
起こし、長時間にわたり安定したイオン電流が得
られないという問題があつた。
この発明の目的はシリコンデバイスにとつて必
要なドーパント元素を含有し、十分にイオン電流
密度が高く、かつイオン源を劣化させることのな
いイオン注入方法を提供することにある。
要なドーパント元素を含有し、十分にイオン電流
密度が高く、かつイオン源を劣化させることのな
いイオン注入方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、前記問題点を解決するため基体表
面にＢ及びまたはAsイオンを注入するにあたつ
て、Cu−As−Ｂ合金であつて、Ｂ及びAsをそれ
ぞれ少なくとも10原子％以上含有する合金を、溶
融状態にて溜め部に保持し、この合金をこの溜め
部からエミツタに供給し、このエミツタ先端に高
電界を印加することによつて前記エミツタの先端
からイオンを引き出すようにしたものである。
面にＢ及びまたはAsイオンを注入するにあたつ
て、Cu−As−Ｂ合金であつて、Ｂ及びAsをそれ
ぞれ少なくとも10原子％以上含有する合金を、溶
融状態にて溜め部に保持し、この合金をこの溜め
部からエミツタに供給し、このエミツタ先端に高
電界を印加することによつて前記エミツタの先端
からイオンを引き出すようにしたものである。
さらにエミツタ材料としては、Cu−As−Ｂと
の濡れ性が良い材料、好ましくはNiを用いるこ
とにより、安定したＢ、Asイオン電流を得るよ
うにしたものである。
の濡れ性が良い材料、好ましくはNiを用いるこ
とにより、安定したＢ、Asイオン電流を得るよ
うにしたものである。
（作用）
以上のように本発明によれば、FIBにおける
LMIS材料として共晶性の良いCu−As−Ｂの３
元合金を用いているので、Siに対しアクセプタと
なるＢ及びドナーとなるAsを高いイオン電流密
度で選択的に連続してイオン注入することが可能
となる。
LMIS材料として共晶性の良いCu−As−Ｂの３
元合金を用いているので、Siに対しアクセプタと
なるＢ及びドナーとなるAsを高いイオン電流密
度で選択的に連続してイオン注入することが可能
となる。
さらに、エミツタ材料としてNiを用いたこと
でCu−As−Ｂ合金との濡れ性が改善でき、かつ
反応を押えることができるので、長時間の動作が
可能になる。
でCu−As−Ｂ合金との濡れ性が改善でき、かつ
反応を押えることができるので、長時間の動作が
可能になる。
（実施例）
第１〜第３図は本発明の実施例を説明するため
の図であり、以下図面を用いて説明する。
の図であり、以下図面を用いて説明する。
第１図はFIB装置に搭載するイオン源部分の概
略構成図である。１はエミツタ、２はヒーター、
３はLMIS材料である。エミツタチツプ１および
ヒーター２は共に0.3mmφのニツケル（Ni）ワイ
ヤーを使用し点Ａの部分において点溶接してあ
る。またエミツタ１の先端はヒーター２より約
0.5mm突出しており、エミツタ１の先端部におけ
るヒーター２との間隔は２mm程度である。本実施
例ではＢ及びAsのイオン注入用の合金としてCu
−As−Ｂ〔Cu：As：Ｂ＝２：１：１（原子比）〕
の共晶合金を使用した。なお、このCu−As−Ｂ
合金は以下に述べる手順で作製した。最初に各々
の元素を計量し、石英管に真空封入した。次に
1000℃で強制加熱し、これらの元素を混合した。
さらに800〜1000℃で30〜50時間、炉アニールを
行ない均一にした。エミツタ１は35％HCl溶液
で、AC4V、30分電界研磨し先端径を1μｍ程度に
した。動作真空度は通常１×10-6Torrであつた。
略構成図である。１はエミツタ、２はヒーター、
３はLMIS材料である。エミツタチツプ１および
ヒーター２は共に0.3mmφのニツケル（Ni）ワイ
ヤーを使用し点Ａの部分において点溶接してあ
る。またエミツタ１の先端はヒーター２より約
0.5mm突出しており、エミツタ１の先端部におけ
るヒーター２との間隔は２mm程度である。本実施
例ではＢ及びAsのイオン注入用の合金としてCu
−As−Ｂ〔Cu：As：Ｂ＝２：１：１（原子比）〕
の共晶合金を使用した。なお、このCu−As−Ｂ
合金は以下に述べる手順で作製した。最初に各々
の元素を計量し、石英管に真空封入した。次に
1000℃で強制加熱し、これらの元素を混合した。
さらに800〜1000℃で30〜50時間、炉アニールを
行ない均一にした。エミツタ１は35％HCl溶液
で、AC4V、30分電界研磨し先端径を1μｍ程度に
した。動作真空度は通常１×10-6Torrであつた。
このLMIS材料３をヒーター２部分に載置した
のち、ヒーター２により温度800℃に加熱し、溶
融させ、エミツタ１の先端に1V／Åの高電界を
印加することにより、Si基板に対してアクセプタ
となるＢイオン及びドナーとなるAsイオンを引
き出し、図示しないウインフイルター等の通常用
いられている質量分離器によつて選択的にそれぞ
れＢイオン、Asイオンを注入する。
のち、ヒーター２により温度800℃に加熱し、溶
融させ、エミツタ１の先端に1V／Åの高電界を
印加することにより、Si基板に対してアクセプタ
となるＢイオン及びドナーとなるAsイオンを引
き出し、図示しないウインフイルター等の通常用
いられている質量分離器によつて選択的にそれぞ
れＢイオン、Asイオンを注入する。
第２図は放出したイオン電流を計測するための
電極配置図を示したものである。４はイオン源部
分、５は引き出し電極、６はフアラデーカツプで
ある。計測には1°の角度以内に放出されたイオン
電流を測定するようになつている。この装置を用
いてLMIS材料としてCu−As−Ｂ共晶合金を搭
載し、引き出し電極５に印加される引き出し電圧
に対するイオン電流をフアラデーカツプ６により
計測した。第３図はこの引き出し電圧−イオン電
流放出特性を示したものであり、この図より高い
イオン電流密度が得られることがわかる。
電極配置図を示したものである。４はイオン源部
分、５は引き出し電極、６はフアラデーカツプで
ある。計測には1°の角度以内に放出されたイオン
電流を測定するようになつている。この装置を用
いてLMIS材料としてCu−As−Ｂ共晶合金を搭
載し、引き出し電極５に印加される引き出し電圧
に対するイオン電流をフアラデーカツプ６により
計測した。第３図はこの引き出し電圧−イオン電
流放出特性を示したものであり、この図より高い
イオン電流密度が得られることがわかる。
またこのCu−As−ＢのLMIS材料において、
従来エミツタ材料として用いられているタングス
テン(W)を使用した結果、合金の表面張力が大きく
ぬれ性が悪かつた。それに対し、エミツタ材料と
して、ニツケル（Ni）を使用した結果、このCu
−As−Ｂ合金とのぬれ性が改善され且つLMIS材
料との反応が押えることができた。
従来エミツタ材料として用いられているタングス
テン(W)を使用した結果、合金の表面張力が大きく
ぬれ性が悪かつた。それに対し、エミツタ材料と
して、ニツケル（Ni）を使用した結果、このCu
−As−Ｂ合金とのぬれ性が改善され且つLMIS材
料との反応が押えることができた。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように本発明によればFIB
のLMIS材料としてCu−As−Ｂの３元合金を用
いることによりSiに対しｐ型となるＢ、ｎ型とな
るAsを選択的に微小領域内へ高いイオン電流密
度でイオン注入することが可能となつた。
のLMIS材料としてCu−As−Ｂの３元合金を用
いることによりSiに対しｐ型となるＢ、ｎ型とな
るAsを選択的に微小領域内へ高いイオン電流密
度でイオン注入することが可能となつた。
さらに、エミツタ材料としてNiを用いたこと
でCu−As−Ｂ合金とのぬれ性が改善でき、かつ
反応を押えることができるので、長時間の動作が
可能になつた。
でCu−As−Ｂ合金とのぬれ性が改善でき、かつ
反応を押えることができるので、長時間の動作が
可能になつた。
第１図は本発明の実施例を説明するための、
FIB装置に搭載するイオン源部分の概略構成図、
第２図はイオン電流計測のための電極配置図、第
３図はCu−As−Ｂのイオン放出特性を示す図で
ある。 １……エミツタ、２……ヒーター、３……
LMIS材料、４……イオン源、５……引き出し電
極、６……フアラデーカツプ。
FIB装置に搭載するイオン源部分の概略構成図、
第２図はイオン電流計測のための電極配置図、第
３図はCu−As−Ｂのイオン放出特性を示す図で
ある。 １……エミツタ、２……ヒーター、３……
LMIS材料、４……イオン源、５……引き出し電
極、６……フアラデーカツプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基体表面にホウ素(B)及び、またはヒ素（As）
をイオン注入するにあたり、 銅（Cu）−ヒ素−ホウ素からなる３元合金を溶
融状態にて溜め部に保持し、 前記３元合金を前記溜め部からエミツタに供給
し、 前記エミツタの先端に高電界を印加することに
よつて前記エミツタの先端からイオンを引出すこ
とを特徴とするイオン注入方法。 ２ 前記溜め部及び前記エミツタ材料がニツケル
（Ni）であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のイオン注入方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62200002A JPS6445045A (en) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Process of ion implantation |
| US07/227,255 US4892752A (en) | 1987-08-12 | 1988-08-02 | Method of ion implantation |
| DE3855897T DE3855897T2 (de) | 1987-08-12 | 1988-08-11 | Verfahren zur Ionenimplantation |
| EP88307442A EP0303486B1 (en) | 1987-08-12 | 1988-08-11 | Method of ion implantation |
| KR1019880010320A KR920005348B1 (ko) | 1987-08-12 | 1988-08-12 | 이온주입방법 |
| US07/371,976 US4946706A (en) | 1987-08-12 | 1989-06-27 | Method of ion implantation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62200002A JPS6445045A (en) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Process of ion implantation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6445045A JPS6445045A (en) | 1989-02-17 |
| JPH0555969B2 true JPH0555969B2 (ja) | 1993-08-18 |
Family
ID=16417162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62200002A Granted JPS6445045A (en) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Process of ion implantation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6445045A (ja) |
-
1987
- 1987-08-12 JP JP62200002A patent/JPS6445045A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6445045A (en) | 1989-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |