JPS60172346A - 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 - Google Patents
電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS60172346A JPS60172346A JP2719784A JP2719784A JPS60172346A JP S60172346 A JPS60172346 A JP S60172346A JP 2719784 A JP2719784 A JP 2719784A JP 2719784 A JP2719784 A JP 2719784A JP S60172346 A JPS60172346 A JP S60172346A
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- Japan
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- ion
- alloy
- liquid metal
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- ion beam
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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】
この発明はイオン加工装置、イオン注入装置などに用い
る電界放出型イオンビーム発生装置の液体金属イオン源
に関するものである。
る電界放出型イオンビーム発生装置の液体金属イオン源
に関するものである。
ガリウム砒素等の半導体基板結晶にレーザ、発光ダイオ
ード、光検知器などの光デバイス、成るいは各種トラン
ジスタ、ダイオードなどの電子デバイスを形成する場合
、ｐ型、ｎ型の不純物イオンの注入が必要であシ、当然
のことながらイオン注入工程では、イオン注入装置のイ
オン源の取シ替え、マスクの位置合せ等煩雑な作業の繰
返しが行われる。一方、最近提案されているサブミクロ
ンのオーダで収束されたイオンビームを用いるマスクレ
スイオン注入方法ではハードウェア上の変更を無くシ、
スべてソフトウェアでプロセスを制御することが可能と
考えられる。
ード、光検知器などの光デバイス、成るいは各種トラン
ジスタ、ダイオードなどの電子デバイスを形成する場合
、ｐ型、ｎ型の不純物イオンの注入が必要であシ、当然
のことながらイオン注入工程では、イオン注入装置のイ
オン源の取シ替え、マスクの位置合せ等煩雑な作業の繰
返しが行われる。一方、最近提案されているサブミクロ
ンのオーダで収束されたイオンビームを用いるマスクレ
スイオン注入方法ではハードウェア上の変更を無くシ、
スべてソフトウェアでプロセスを制御することが可能と
考えられる。
しかしいずれのイオン注入方法に於ても工程の途中でイ
オン源を交換するような場合はイオン発生部とイオン加
速収束系、イオン偏向電極系の間に厳しい精度で軸合せ
を行う必要がある。
オン源を交換するような場合はイオン発生部とイオン加
速収束系、イオン偏向電極系の間に厳しい精度で軸合せ
を行う必要がある。
整に大変手間を取ることになる。
、、：、、：、従って、一つのイオン発生部よりイオン
源を、：：；ｉ変換することなく、ｐ型及びｎ型不純物
イオンを選択的に発生できれば殆どの集積回路デバイス
作成工程中でハードウェアの変更、調整を行うことなく
、ソフトウェアの制御のみで同一基板に高集積化された
信頼度の高い光−電子デバイスの製造が容易に可能と々
る。
源を、：：；ｉ変換することなく、ｐ型及びｎ型不純物
イオンを選択的に発生できれば殆どの集積回路デバイス
作成工程中でハードウェアの変更、調整を行うことなく
、ソフトウェアの制御のみで同一基板に高集積化された
信頼度の高い光−電子デバイスの製造が容易に可能と々
る。
■−■族化合物半導体基板結晶イオン注入を行うための
イオン種としてはこれまで、ｐ型ではＢｅ、ｎ型ではＳ
ｉが代表的なものであることが知られておシ、これらの
イオン種はイオン注入において使用され、良好な活性化
率を示している。
イオン種としてはこれまで、ｐ型ではＢｅ、ｎ型ではＳ
ｉが代表的なものであることが知られておシ、これらの
イオン種はイオン注入において使用され、良好な活性化
率を示している。
しかし、Ｂｅ ＊ Ｓｓを液体金属イオン源に用いる場
合、いずれも融点が高く、蒸気圧も高いため、融点を下
げる目的で麺との共晶合金の形で使われるのが一般的で
、これらの共晶合金、ｋｂ−Ｂｇ、１ｍ −Ｓｉを使っ
てマスクレスのイオン注入が既に行われている。更に本
出願人はとのＡｎ −Ｂｅ及びしかるにマスクレスイオ
ン注入用のイオン源として、ＳｉやＢｇのみでは必ずし
も充分ではなく、今後の技術の発展の如何では他のイオ
ン種開発の必要に迫まられる可能性がある。現にＳｅは
？Ｌ型、Ｍ（ｌはｐ型の重畳なイオン源であシ、特にｓ
ｅはｎ型で活性率の極めて高いイオン種として注目され
ている。
合、いずれも融点が高く、蒸気圧も高いため、融点を下
げる目的で麺との共晶合金の形で使われるのが一般的で
、これらの共晶合金、ｋｂ−Ｂｇ、１ｍ −Ｓｉを使っ
てマスクレスのイオン注入が既に行われている。更に本
出願人はとのＡｎ −Ｂｅ及びしかるにマスクレスイオ
ン注入用のイオン源として、ＳｉやＢｇのみでは必ずし
も充分ではなく、今後の技術の発展の如何では他のイオ
ン種開発の必要に迫まられる可能性がある。現にＳｅは
？Ｌ型、Ｍ（ｌはｐ型の重畳なイオン源であシ、特にｓ
ｅはｎ型で活性率の極めて高いイオン種として注目され
ている。
この発明の目的は２００℃近傍成るいはそれ以下という
低融点であって、廉価なＴｌを母体金属として使用した
電界放出型イオンビーム発生装置用液体金属イオン源を
提供することにある。
低融点であって、廉価なＴｌを母体金属として使用した
電界放出型イオンビーム発生装置用液体金属イオン源を
提供することにある。
即ち、この発明による液体金属イオン源はＴｌ −８ｅ
Ｍｇの三元合金でおって、その組成比が５０〜５５：
８〜１２：５５〜４０原子チで構成されていることを特
徴とする。
Ｍｇの三元合金でおって、その組成比が５０〜５５：
８〜１２：５５〜４０原子チで構成されていることを特
徴とする。
以下、この発明を添付の図面に基いて説明すると、第１
図（α）は、ＴＬ−Ｍσ合金の組成比と融点の関係を示
すグラフであって、Ｔｌ単体の融点は約５００℃であシ
、Ｍｆ単体の融点社約６５０℃である。しかるにＴｌ：
ＭＱが８０ ： ２０原子チ近傍のときの合金は共晶点
を持ち、融点が約２００℃と下がる。また、８ｇは単体
での融点は約２２０℃であるが、Ｔｌと合金を構成する
と、第１図（６）に示すように、Ｔｌ：Ｓｅの原子チが
２７ ： ７５のとき、共晶点を持ち、その融点が約１
７０℃となる。
図（α）は、ＴＬ−Ｍσ合金の組成比と融点の関係を示
すグラフであって、Ｔｌ単体の融点は約５００℃であシ
、Ｍｆ単体の融点社約６５０℃である。しかるにＴｌ：
ＭＱが８０ ： ２０原子チ近傍のときの合金は共晶点
を持ち、融点が約２００℃と下がる。また、８ｇは単体
での融点は約２２０℃であるが、Ｔｌと合金を構成する
と、第１図（６）に示すように、Ｔｌ：Ｓｅの原子チが
２７ ： ７５のとき、共晶点を持ち、その融点が約１
７０℃となる。
−８〜１２原子チ、５Ｂ５５〜４０原子チの範囲である
ことが判った。そして、三元合金の組成比が上記゛の範
囲外とｋると、融点が２００℃以上となシ１、ｉＳ、の
蒸気圧が高いため、イオン源として用をなさなくなる。
ことが判った。そして、三元合金の組成比が上記゛の範
囲外とｋると、融点が２００℃以上となシ１、ｉＳ、の
蒸気圧が高いため、イオン源として用をなさなくなる。
上記三元合金のうち、Ｓｅは■−ｖ族化合物半導体に対
してｎ型不純物となり 、Ｍｇ ｔｉｔ ｐ型不純物と
力る。−１−ｋＴｌは合金の融点を下げるための母体金
属としての役割を有する。
してｎ型不純物となり 、Ｍｇ ｔｉｔ ｐ型不純物と
力る。−１−ｋＴｌは合金の融点を下げるための母体金
属としての役割を有する。
次にこの三元合金の製造方法を説明すると、炭素や窒化
硼素などの坩堝に先ずＴｌとＳｓ＋をそれぞれ所定量入
れ、１８０〜１９０℃に昇温する。その結果、Ｔｌ−８
ｇ合金融液が形成する。この融液にＭｇを所定量加え、
２００〜２２０℃の温度にて１時間程度放置すると、均
等な組成を有する三元合金が形成し、所定の形状に成型
、冷却する。
硼素などの坩堝に先ずＴｌとＳｓ＋をそれぞれ所定量入
れ、１８０〜１９０℃に昇温する。その結果、Ｔｌ−８
ｇ合金融液が形成する。この融液にＭｇを所定量加え、
２００〜２２０℃の温度にて１時間程度放置すると、均
等な組成を有する三元合金が形成し、所定の形状に成型
、冷却する。
第２図はこの発明の三元合金を液体金属イオン源として
用いて■−ｖ族化合物半導体基板結晶に不純物イオンを
注入する一実施例を示し、ｌは電界放出型イオン発生部
であって、エミッタ電極コの先端付近のリザーバに三元
合金３を液体金属イオン源として装填する。エミッタ電
極コを所定の温度加熱して合金３が溶融したら、エミッ
タ電極コとその前方に配置されたイオン引き出し電極ダ
に数ＫＶの電圧を印加すると、電界蒸発、電界電離など
によシ、イオン発生部ｌよシ三つの元素を混合したイオ
ンビーム３が放出されることになシ、両級収束系６を通
って質量分離器７へ導かれる。質量分離器７では混合イ
オンより目的とするイオンのみを選択的に分離、放出す
る。放出された目的とするイオンのビーム９はイオン収
束系ｉｏにて収束され、偏向電極ｌ／によシ半導体基板
結晶ざの所定の位置にイオンを注入し、パターンの描画
を行う。目的とするイオンの注入が完了したら、質量分
離器７に指令信号を送シ、次の目的とするイオンのみを
選択的に分離、放出させ、前述と同様に所定のパターン
の描画を行う。
用いて■−ｖ族化合物半導体基板結晶に不純物イオンを
注入する一実施例を示し、ｌは電界放出型イオン発生部
であって、エミッタ電極コの先端付近のリザーバに三元
合金３を液体金属イオン源として装填する。エミッタ電
極コを所定の温度加熱して合金３が溶融したら、エミッ
タ電極コとその前方に配置されたイオン引き出し電極ダ
に数ＫＶの電圧を印加すると、電界蒸発、電界電離など
によシ、イオン発生部ｌよシ三つの元素を混合したイオ
ンビーム３が放出されることになシ、両級収束系６を通
って質量分離器７へ導かれる。質量分離器７では混合イ
オンより目的とするイオンのみを選択的に分離、放出す
る。放出された目的とするイオンのビーム９はイオン収
束系ｉｏにて収束され、偏向電極ｌ／によシ半導体基板
結晶ざの所定の位置にイオンを注入し、パターンの描画
を行う。目的とするイオンの注入が完了したら、質量分
離器７に指令信号を送シ、次の目的とするイオンのみを
選択的に分離、放出させ、前述と同様に所定のパターン
の描画を行う。
上述の如く、この発明による三元合金を電界放出型イオ
ン−ビーム発生装備の液体金属イオン源として用いるこ
とによシ、イオン注入操作哨、イオン源を取シ替えるこ
となく、’型、ｐ型任意の不純物イオンを同一基板結晶
上に連続的に注入することができ、従って、最近提案さ
れているサブミクロンのオーダで収束されたイオンビー
ムによるマスクレスイオン注入に利用し、高集積化され
た電子デバイス、光デバイスが容易に形成されることに
なる。特に、Ｓｅは高濃度注入を行う場合、高い活性化
率を示すことが知られており、上記のように本発明の合
金の融点は低いので、上述の如きｐ型の高濃度イオン注
入に用いると操作が容易で便利である。
ン−ビーム発生装備の液体金属イオン源として用いるこ
とによシ、イオン注入操作哨、イオン源を取シ替えるこ
となく、’型、ｐ型任意の不純物イオンを同一基板結晶
上に連続的に注入することができ、従って、最近提案さ
れているサブミクロンのオーダで収束されたイオンビー
ムによるマスクレスイオン注入に利用し、高集積化され
た電子デバイス、光デバイスが容易に形成されることに
なる。特に、Ｓｅは高濃度注入を行う場合、高い活性化
率を示すことが知られており、上記のように本発明の合
金の融点は低いので、上述の如きｐ型の高濃度イオン注
入に用いると操作が容易で便利である。
次にこの発明を実施例により説明する。窒化硼素製の坩
堝にＴｊと８６を１０ｆと２．７ｆの割合で入れ、約１
９０℃に昇温した結果、Ｔｌ−８ｓ＋合金融液が形成し
た。次にこの二元合金融液にＭｇを０．２２ ｔの割合
で投入し、約２１０℃にて１時間程度放置すると、均等
に分散したＴ ｌ −Ｓ ｇ−Ｍｇ三元合金となシ、イ
オン源として所定の形状に成型し、冷却した。この三元
合金の融点は約１９０℃であった。
堝にＴｊと８６を１０ｆと２．７ｆの割合で入れ、約１
９０℃に昇温した結果、Ｔｌ−８ｓ＋合金融液が形成し
た。次にこの二元合金融液にＭｇを０．２２ ｔの割合
で投入し、約２１０℃にて１時間程度放置すると、均等
に分散したＴ ｌ −Ｓ ｇ−Ｍｇ三元合金となシ、イ
オン源として所定の形状に成型し、冷却した。この三元
合金の融点は約１９０℃であった。
この三元合金を第２図に示した構造のマスクレスイオン
ビーム注入装置のタンダステン製エミッタ電極を備えた
イオン発生部のリザーバに液体金属イオン源として装填
し、上記エミッタ電極を２００℃程度に加熱することに
より三元合金は溶融し、エミッタ電極表面が濡れはじめ
た。
ビーム注入装置のタンダステン製エミッタ電極を備えた
イオン発生部のリザーバに液体金属イオン源として装填
し、上記エミッタ電極を２００℃程度に加熱することに
より三元合金は溶融し、エミッタ電極表面が濡れはじめ
た。
この状態でエミッタ電極とイオン引き出し電極との間に
５〜６貼”の高電圧を印加すると、Ｔｌ−Ｍｇ−Ｓ ｅ
の混合イオンビームが電極先端よシ放出された。
５〜６貼”の高電圧を印加すると、Ｔｌ−Ｍｇ−Ｓ ｅ
の混合イオンビームが電極先端よシ放出された。
” この放出された混合イオンビームをＥＸＢ質量分離
器でイオン分離を行った結果、、 Ｍｇ＋Ｓ１１．Ｔｌ
のイオンがｔｌは２ニア：１０の割合で存在していた。
器でイオン分離を行った結果、、 Ｍｇ＋Ｓ１１．Ｔｌ
のイオンがｔｌは２ニア：１０の割合で存在していた。
第１図（α）はＴｔ−ＭＱ合金の組成比と融点の関係を
示すグラフ、第１図（ｂ）はＴｌ−８ｓ合金の組成比と
融点の関係を示すグラフ、第２図はマスクレスイオン注
入装置の−、実施例を示す概略構成図である。 ｌ・・・電界放出型イオン発生部、コ・・・エミッタ電
極、３・・・三元合金、３・・・混合イオンビーム、７
・・・質量分離器、ｇ・・・基板結晶、り・・・選択イ
オンビーム。
示すグラフ、第１図（ｂ）はＴｌ−８ｓ合金の組成比と
融点の関係を示すグラフ、第２図はマスクレスイオン注
入装置の−、実施例を示す概略構成図である。 ｌ・・・電界放出型イオン発生部、コ・・・エミッタ電
極、３・・・三元合金、３・・・混合イオンビーム、７
・・・質量分離器、ｇ・・・基板結晶、り・・・選択イ
オンビーム。
Claims (1)
- Ｔｌ −Ｍｇ−８ｇの三元合金であって、その組成比
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2719784A JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2719784A JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172346A true JPS60172346A (ja) | 1985-09-05 |
| JPH0360140B2 JPH0360140B2 (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=12214360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2719784A Granted JPS60172346A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 電界放出型イオンビ−ム発生装置用液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172346A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859411A (en) * | 1988-04-08 | 1989-08-22 | Xerox Corporation | Control of selenium alloy fractionation |
| US4894307A (en) * | 1988-11-04 | 1990-01-16 | Xerox Corporation | Processes for preparing and controlling the fractionation of chalcogenide alloys |
| US5002734A (en) * | 1989-01-31 | 1991-03-26 | Xerox Corporation | Processes for preparing chalcogenide alloys |
| JPH0493514U (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-13 |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP2719784A patent/JPS60172346A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859411A (en) * | 1988-04-08 | 1989-08-22 | Xerox Corporation | Control of selenium alloy fractionation |
| US4894307A (en) * | 1988-11-04 | 1990-01-16 | Xerox Corporation | Processes for preparing and controlling the fractionation of chalcogenide alloys |
| US5002734A (en) * | 1989-01-31 | 1991-03-26 | Xerox Corporation | Processes for preparing chalcogenide alloys |
| JPH0493514U (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360140B2 (ja) | 1991-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |