JPH0620982A - 不純物原子の導入方法 - Google Patents
不純物原子の導入方法Info
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Abstract
体に不純物原子を導入する方法を提供する。 【構成】 不純物となる粒子を加速して、エネルギーを
持たせて、ダイヤモンド、BN、SiC、又は有機物半
導体材料に照射することである。また、ダイヤモンド、
BN、SiC又は有機物半導体材料に、加速した粒子を
照射後に水素ラジカル又は水素イオンを含む雰囲気に晒
すことである。
Description
体や絶縁体などに用いられる電子材料に、導電性の半導
体材料を得るために、不純物元素を導入するための方法
に関するものである。
の方法によって得られるダイヤモンド、BN、SiCお
よび有機物半導体などの電子材料は、電子工業における
半導体や絶縁体などへの利用が検討され、工業的にも注
目されている。
性の良いものを作製する技術を確立すると共に、より機
能性を高める上でp形やn形の導電性を制御する技術が
必要不可欠である。従来行なわれてきた方法としては、
例えばp形やn形の結晶を作製する際、材料の作製時に
ドーパントとなる原子と混入させて作製する方法がある
が、作製温度が高いことや十分にドーパントが活性化し
ないなどといった問題点がある。
がシリコン材料に関して知られていた。
モンド、BN、SiCおよび有機物半導体の電子材料に
ついては、材料作成後の不純物導入は出来ないとされて
いた。
物導入方法の課題を考慮し、ダイヤモンド、BN、Si
Cおよび有機物半導体の導電性制御を可能にするため、
座量作成後に不純物を導入できる方法を提供することを
目的とする。
子の導入方法は、不純物となる粒子を加速して、エネル
ギーを持たせて、ダイヤモンド、BN、SiC又は有機
物半導体材料に照射することである。
法は、ダイヤモンド、BN、SiC又は有機物半導体材
料に、加速した粒子を照射後に水素ラジカル又は水素イ
オンを含む雰囲気に晒すことである。
法の本発明の構成においては、加速された粒子の状態が
イオンであることが好ましい。
入方法の本発明の構成においては、加速された粒子が
B、Al、Ga、InなどのIII族元素あるいはN、
P、As、SbなどのV族元素であることが好ましい。
の構成においては、加速された粒子の照射量として、単
位平方cm当り1×1016個未満であるが好ましい。
の構成においては、加速された粒子の照射量として、単
位平方cm当り1×1018個以下であるが好ましい。
入方法の本発明の構成においては、加速された粒子を照
射するときの電子材料の温度として、−200℃から5
00℃に保つことが好ましい。
の本発明の構成においては、加速された粒子を照射した
後に晒す水素ラジカルあるいは水素イオンを含む雰囲気
が、プラズマ状であることが好ましい。
え、ダイヤモンド、BN、SiC又は有機物半導体材料
に照射することにより、不純物原子を導入することがで
きる。この方法はドーパントとなる元素の濃度・分布の
制御性が良い、注入領域を選択できるなどの点で有効で
ある。
照射後に水素ラジカル又は水素イオンを含む雰囲気に晒
すことによって、照射時に受けた損傷を除去することが
可能になる。
態がイオンであることによって、照射する粒子のエネル
ギーや位置などの制御が容易になる。
B,Al,Ga,InなどのIII族元素あるいはN,
P,As,SbなどのV族元素であることによって、照
射された電子材料の導電性制御を行なうことが容易にな
る。
射量として単位平方cm当り1×1016個未満であることに
よって、電子材料に必要以上に損傷を与えることはな
い。
射量として単位平方cm当り1×1018個以下であることに
よって、電子材料に必要以上に損傷を与えることはな
い。 第7の本発明の如く、加速された粒子を照射する
ときの電子材料の温度として、−200℃から500℃
に保つことによって、電子材料に与えられる損傷量の制
御や照射後の状態を制御が可能となる。
射した後に晒す雰囲気が、プラズマ状であることによっ
て、より活性な水素量が多いため、効率的に損傷の除去
が行なえる。
て説明する。
い、そのガスをプラズマ化することにより得られたNイ
オンを電子材料であるダイヤモンドに照射した。Nイオ
ンのエネルギーは100KeV、ドーズ量は 1×1015個/cm2で
行なった。イオンの照射の結果、ダイヤモンド中にN原
子が導入されていることが二次イオン質量分析法などで
確認された。また、図1はNイオンを照射する前後のラ
マン測定の結果で、図中の(a)で示されたのがイオン
照射前のダイヤモンドのラマンスペクトルを、(b)で
示されたのが照射後のものである。1333cm-1に得られる
シグナルがダイヤモンド特有のピークで、その強度がダ
イヤモンドの結晶性に対応する。図1の結果より、
(a)と(b)のラマン散乱強度の変化が見られないこ
とから、この照射条件においてはダイヤモンドの結晶構
造の変化はないことがわかる。このことはX線回折法な
どの他の分析方法でも確認された。同様の結果は他のイ
オン、例えばB、Pなどでも得られることを本発明者ら
は確認した。以上より、電子材料であるダイヤモンドに
加速した粒子を照射することによって、不純物原子が導
入されることがわかった。
実験をドーズ量のみを1×1016個/cm2に変えて行なっ
た。その結果、ドーズ量を増やすことによって多くの原
子をダイヤモンド中に導入することは可能となるが、イ
オンが注入された領域に損傷をうけることがわかった。
図2にその様子を示す。図2中の(a)はイオン照射前
の、そして(b)は照射後のダイヤモンドのラマンスペ
クトルである。(b)に示される照射後のラマン散乱の
強度は(a)の強度に比べ、著しく減少したことがわか
る。すなわち、イオン照射によって結晶性の低下がみら
れ、損傷を受けたことが分かる。そこで、水素ラジカル
あるいは水素イオンを含む雰囲気にイオンを照射された
試料を晒すことによって、損傷を受けた領域の回復を試
みた。図3は用いた装置の一例の概略図である。以下に
その構成を述べる。
波を導入し、水素ラジカルあるいは水素イオンを含む雰
囲気を生成するもので、そのためマイクロ波が槽内に入
射できるよう真空槽302は円筒状の石英管を用いてい
る。また、マイクロ波発振器305より発生したマイク
ロ波が伝導する導波管306のE面の中央部を石英管3
02が貫通している。そして、真空槽302には前記真
空槽302内を真空にするための真空ポンプ303並び
にガスを導入するガス導入口304が取り付けられてい
る。試料301である損傷を有する電子材料は加熱が可
能なようにヒーターが組み込まれた基板台307の上に
設置されると共に、マイクロ波が入射する領域に配置さ
れる。
05でマイクロ波を真空槽302内に入射すると試料3
01を設置した領域にプラズマが発生する。その際の真
空槽302内の圧力は通常 0.01〜100Torr程度が好まし
く用いられる。また、電子材料の温度は主に600〜900℃
の範囲が好ましく用いられる。真空槽302内に導入さ
れるガスは混合ガスでもよいが、一般的には純度が99%
以上の水素ガスが好ましい。
以下の通りである。
試料301として真空槽302内の所定の位置に設置し
た後、真空ポンプ303によって槽内を充分に真空排気
した。そして、ガス導入口304より純度が99.5%の水
素ガスを導入し、槽内の圧力を30Torrで一定に保った
後、マイクロ波(200W)を入射した。このようにマイク
ロ波を作用された水素ガスは活性なラジカルやイオンを
含むプラズマとなった。そして、このプラズマに試料を
晒すことによって、電子材料の温度は約800℃となっ
た。プラズマに試料を晒した時間は、20分である。その
結果、図2中(c)に示したように、このプラズマに試
料を晒すことにより、ラマン散乱の強度がイオン照射前
のダイヤモンドのラマン散乱強度にまで回復した。この
ことは、この処理によってダイヤモンドの受けた損傷が
除去されていることを表わしている。同様の結果は、電
子エネルギー損失分光法(EELS)及びカソードルミ
ネセンス測定(CL)においても本発明者らは確認し
た。
(BN、SiC、有機物半導体)においても行なった結
果、不純物原子を導入するが可能であることを本発明者
らは確認した。
Inなどの III族元素あるいはN、P、As、Sbなど
のV族元素を用いることが出来るが、他の粒子でもよ
い。
本発明方法によれば、任意の原子を不純物としてダイヤ
モンド、BN、SiC又は有機物半導体の材料に導入す
ることが可能になる。このことは特に電子材料の導電性
制御を可能にする。
たダイヤモンド、BN、SiC又は有機物半導体の材料
を水素ラジカル又は水素イオンを含む雰囲気に晒すこと
によって、照射時に受けた損傷を除去することが可能に
なる。
態がイオンであることによって、照射する粒子のエネル
ギーや位置などの制御が容易になる。
B,Al,Ga,InなどのIII族元素あるいはN,
P,As,SbなどのV族元素であることによって、照
射された電子材料の導電性制御を行なうことが容易にな
る。
射量として単位平方cm当り1×1016個未満であることに
よって、電子材料に必要以上に損傷を与えることはな
い。
射量として単位平方cm当り1×1018個以下であることに
よって、電子材料に必要以上に損傷を与えることはな
い。
射するときの電子材料の温度として、−200℃から5
00℃に保つことによって、電子材料に与えられる損傷
量の制御や照射後の状態を制御が可能となる。
射した後に晒す雰囲気が、プラズマ状であることによっ
て、より活性な水素量が多いため、効率的に損傷の除去
が行なえる。
マン分光の結果を示すグラフである。
び水素プラズマ処理を行なった後のラマン分光の結果を
示すグラフである。
置の概略図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 ダイヤモンド、BN、SiC又は有機物
半導体の材料に、加速された粒子を照射することによっ
てその粒子を前記材料に導入することを特徴とする不純
物原子の導入方法。 - 【請求項2】 ダイヤモンド、BN、SiC又は有機物
半導体の材料に、加速された粒子を照射した後に、その
材料を水素ラジカルあるいは水素イオンを含む雰囲気に
晒すことを特徴とする不純物原子の導入方法。 - 【請求項3】 加速された粒子の状態がイオンであるこ
とを特徴とする請求項1あるいは2記載の不純物原子の
導入方法。 - 【請求項4】 加速された粒子がB、Al、Ga、In
などのIII族元素あるいはN、P、As、SbなどのV
族元素であることを特徴とする請求項1あるいは2記載
の不純物原子の導入方法。 - 【請求項5】 加速された粒子の照射量として、単位平
方cm当り1×1016個未満であることを特徴とする請求
項1記載の不純物原子の導入方法。 - 【請求項6】 加速された粒子の照射量として、単位平
方cm当り1×1018個以下であることを特徴とする請求
項2記載の不純物原子の導入方法。 - 【請求項7】 加速された粒子を照射するときの材料の
温度を、−200℃から500℃に保つことを特徴とす
る請求項1あるいは2記載の不純物原子の導入方法。 - 【請求項8】 加速された粒子を照射された後に晒す水
素ラジカルあるいは水素イオンを含む雰囲気が、プラズ
マ状であることを特徴とする請求項2記載の不純物原子
の導入方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3256821A JP2679011B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 不純物原子の導入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3256821A JP2679011B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 不純物原子の導入方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0620982A true JPH0620982A (ja) | 1994-01-28 |
JP2679011B2 JP2679011B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17297904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3256821A Expired - Lifetime JP2679011B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 不純物原子の導入方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2679011B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008007383A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Tokyo Yogyo Co Ltd | セラミックス構造物の製造方法およびセラミックス構造物 |
JP2008285405A (ja) * | 2008-06-18 | 2008-11-27 | Applied Diamond:Kk | ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド薄膜の改質方法、ダイヤモンド薄膜の改質及び薄膜形成方法、並びにダイヤモンド薄膜の加工方法 |
JP2016008334A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 国立大学法人 大分大学 | 導電性ダイヤモンド電極の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0322526A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-01-30 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JPH0376168A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | ダイヤモンドを用いた電子装置の作製方法 |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP3256821A patent/JP2679011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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