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JPH0360140B2 - - Google Patents
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JPH0360140B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0360140B2
JPH0360140B2 JP59027197A JP2719784A JPH0360140B2 JP H0360140 B2 JPH0360140 B2 JP H0360140B2 JP 59027197 A JP59027197 A JP 59027197A JP 2719784 A JP2719784 A JP 2719784A JP H0360140 B2 JPH0360140 B2 JP H0360140B2
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JP
Japan
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ion
alloy
melting point
type
ion source
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Application number
JP59027197A
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JPS60172346A (en
Inventor
Eizo Myauchi
Shigenori Takagishi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/26Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

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
どに用いる電源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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid metal ion source for a power discharge type ion beam generator used in an ion processing device, an ion implantation device, or the like.

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、光検出器などの光デバイス、或い
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
の注入が必要であり、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り替
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エア上の変更
を無しく、すべてソフトウエアでプロセスを制御
することが可能と考えられる。
When forming optical devices such as lasers, light emitting diodes, and photodetectors, or electronic devices such as various transistors and diodes on semiconductor substrate crystals such as gallium arsenide, it is necessary to implant p-type and n-type impurity ions. Naturally, in the ion implantation process, complicated operations such as replacing the ion source of the ion implantation apparatus and aligning the mask are repeatedly performed. On the other hand, in the recently proposed maskless ion implantation method using an ion beam focused on the order of submicrons, it is considered possible to control the process entirely by software without making any changes to the hardware.

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。更に、
サブミクロン以上の精度にて既にイオン注入した
パターンの上に重ねて導電型の異なるイオン注入
を行う場合、イオン源の交換でイオン発生部の位
置が少しでもずれると、位置の調整に大変手間を
取ることになる。
However, in any of the ion implantation methods, if the ion source is replaced during the process, it is necessary to align the axes between the ion generation section, the ion acceleration and focusing system, and the ion deflection electrode system with strict accuracy. Furthermore,
When implanting ions of a different conductivity type over a pattern that has already been implanted with sub-micron precision, if the position of the ion generating part shifts even slightly when replacing the ion source, it will take a lot of effort to adjust the position. I will take it.

従つて、一つのイオン発生部よりイオン源を交
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
工程中でハードウエアの変更、調整を行うことな
く、ソフトウエ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
容易に可能となる。
Therefore, if p-type and n-type impurity ions can be selectively generated from one ion generation unit without replacing the ion source, it will be possible to generate most of the integrated circuit device without changing or adjusting the hardware during the manufacturing process. It becomes possible to easily manufacture highly reliable opto-electronic devices that are highly integrated on the same substrate using only software control.

−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Siが代表的なものであることが知
られており、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。
Until now, p-type ion species have been used for crystal ion implantation of − group compound semiconductor substrates.
It is known that Si is a typical Be and n type, and these ion species are used in ion implantation and have shown good activation rates.

しかし、Be、Si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Au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、Au−
Be、Au−Siを使つてマスクレスのイオン注入が
既に行われている。更に本出願人はこのAu−Be
及びAu−Si共晶合金型のイオン源の延長として、
双方のイオンを含むAu−Si−Beの三元合金につ
いて特願昭57−105398号にて提案した。
However, when Be and Si are used as liquid metal ion sources, both have high melting points and high vapor pressures, so
It is generally used in the form of eutectic alloys with Au to lower the melting point, and these eutectic alloys, Au-
Maskless ion implantation has already been performed using Be and Au-Si. Furthermore, the present applicant claims that this Au-Be
and as an extension of the Au-Si eutectic alloy type ion source,
A ternary alloy of Au-Si-Be containing both ions was proposed in Japanese Patent Application No. 105398/1983.

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Be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n型、
Mgはp型の重要なイオン源であり、特にSe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。
However, Si and Be alone are not necessarily sufficient as ion sources for maskless ion implantation.
Depending on how technology develops in the future, it may become necessary to develop other ion species. Actually, Se is n-type,
Mg is an important p-type ion source, and Se in particular is an n-type ion source.
It is attracting attention as an ion species with extremely high activity rate.

この発明の目的は200℃近傍或るいはそれ以下
という低融点であつて、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液
体金属イオン源を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a liquid metal ion source for a field emission type ion beam generator using Tl, which has a low melting point of around 200° C. or lower and is inexpensive, as a base metal.

即ち、この発明による液体金属イオン源はTl
−Mg−Seの三元合金であつて、その組成比が50
〜55:8〜12:35〜40原子%で構成されているこ
とを特徴とする。
That is, the liquid metal ion source according to the present invention has Tl
-A ternary alloy of Mg-Se with a composition ratio of 50
~55:8~12:35~40 atomic%.

以下、この発明を添付の図面に基いて説明する
と、第1図aは、Tl−Mg合金の組成比と融点の
関係を示すグラフであつて、Tl単体の融点は約
300℃であり、Mg単体の融点は約650℃である。
しかるにTl:Mgが80:20原子%近傍のときの合
金は共晶点を持ち、融点は約200℃と下がる。ま
た、Se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bに示すように、
Tl:Seの原子%が27:73のとき、共晶点を持ち、
その融点が約170℃となる。
The present invention will now be explained based on the attached drawings. Figure 1a is a graph showing the relationship between the composition ratio and melting point of Tl-Mg alloy, and the melting point of Tl alone is approximately
300℃, and the melting point of Mg alone is about 650℃.
However, when the Tl:Mg ratio is around 80:20 atomic percent, the alloy has a eutectic point, and the melting point drops to about 200°C. Furthermore, the melting point of Se alone is approximately 220°C, but when it forms an alloy with Tl, as shown in Figure 1b,
When the atomic percent of Tl:Se is 27:73, it has a eutectic point,
Its melting point is approximately 170℃.

上記の事実に基いて、検討を続けた結果、融点
が200℃近傍或るいはそれ以下の温度のTl−Mg
−Se合金を得るには、Tl50〜55原子%、Mg8〜
12原子%、Se35〜40原子%の範囲であることが
判つた。そして、三元合金の組成比が上記の範囲
外となると、融点が200℃以上となり、Seの蒸気
圧が高いため、イオン源として用をなさなくな
る。
Based on the above facts, we continued to study and found that Tl-Mg with a melting point near or below 200℃.
- To obtain a Se alloy, Tl50-55 atomic%, Mg8-
It was found that Se was in the range of 12 atomic % and Se35 to 40 atomic %. If the composition ratio of the ternary alloy is outside the above range, the melting point will be 200° C. or higher, and the vapor pressure of Se will be high, making it useless as an ion source.

上記三元合金のうち、Seは−族化合物半
導体に対してn型不純物となり、Mgはp型不純
物となる。またTl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。
Among the above ternary alloys, Se serves as an n-type impurity for the - group compound semiconductor, and Mg serves as a p-type impurity. Tl also plays a role as a base metal for lowering the melting point of the alloy.

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Seをそれぞ
れ所定量入れ、180〜190℃に昇温する。その結
果、Tl−Se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。
Next, the method for manufacturing this ternary alloy will be described. First, predetermined amounts of Tl and Se are placed in a crucible made of carbon, boron nitride, etc., and the temperature is raised to 180 to 190°C. As a result, a Tl-Se alloy liquid is formed. Mg in this melt
When a predetermined amount of is added and left at a temperature of 200 to 220°C for about 1 hour, a ternary alloy with a uniform composition is formed, molded into a predetermined shape, and cooled.

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−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、1は電
界放出型イオン発生部であつて、エミツタ電極2
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。エミツタ電極2を所定の
温度加熱して合金3が溶融したら、エミツタ電極
2とその前方に配置されたイオン引き出し電極4
に数KVの電圧を印加すると、電界蒸発、電界電
離などにより、イオン発生部1より三つの元素を
混合したイオンビーム5が放出されることにな
り、前絞収束系6を通つて質量分離器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1
0にて収束され、偏向電極11により半導体基板
結晶8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に指令信号を送り、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。
FIG. 2 shows an example of implanting impurity ions into a - group compound semiconductor substrate crystal using the ternary alloy of the present invention as a liquid metal ion source. 2
The ternary alloy 3 is loaded into a reservoir near the tip of the liquid metal ion source. When the emitter electrode 2 is heated to a predetermined temperature and the alloy 3 is melted, the emitter electrode 2 and the ion extraction electrode 4 disposed in front of it
When a voltage of several KV is applied to the ion beam 5, an ion beam 5 containing a mixture of three elements is emitted from the ion generator 1 due to field evaporation, field ionization, etc. Leads to 7. The mass separator 7 selectively separates and releases only target ions from the mixed ions. A beam 9 of emitted target ions is passed through an ion focusing system 1
0, ions are implanted into a predetermined position of the semiconductor substrate crystal 8 by the deflection electrode 11, and a pattern is drawn. When the injection of the target ions is completed, a command signal is sent to the mass separator 7 to selectively separate and release only the next target ions, and a predetermined pattern is drawn in the same manner as described above.

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置の液体金属イオン源と
して用いることにより、イオン注入操作中、イオ
ン源を取り替えることなく、n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、従つて、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。
As mentioned above, by using the ternary alloy according to the present invention as a liquid metal ion source in a field emission ion beam generator, any n-type or p-type impurity ions can be removed during the ion implantation operation without replacing the ion source. It can be implanted continuously onto the same substrate crystal, and therefore it can be used for maskless ion implantation using a focused ion beam on the order of submicrons, which has been proposed recently, for highly integrated electronic devices, optical The device will be easily formed. In particular, when Se is implanted at a high concentration,
Since the alloy of the present invention is known to exhibit a high activation rate and has a low melting point as described above, it is easy and convenient to use it for high-concentration p-type ion implantation as described above.

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TlとSeを10gと2.7gの割合で入
れ、約190℃に昇温した結果、Tl−Se合金融液が
形成した。次にこの二元合金融液にMgを0.22g
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Tl−Se−Mg三元合金とな
り、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℃であつた。
Next, the present invention will be explained with reference to examples. Tl and Se were placed in a crucible made of boron nitride at a ratio of 10 g and 2.7 g, and the temperature was raised to approximately 190°C, resulting in the formation of a Tl-Se alloy liquid. Next, add 0.22g of Mg to this binary composite liquid.
When the mixture was added at a certain ratio and left at about 210° C. for about 1 hour, it became an evenly dispersed Tl-Se-Mg ternary alloy, which was molded into a predetermined shape as an ion source and cooled. The melting point of this ternary alloy was about 190°C.

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グステン製エミツ
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、上記エミツタ電極を
200℃程度に加熱することにより三元合金は溶融
し、エミツタ電極表面が濡れはじめた。この状態
でエミツタ電極とイオン引き出し電極との間に5
〜6KVの高電圧を印加すると、Tl−Mg−Seの混
合イオンビームが電極先端より放出された。
This ternary alloy was loaded as a liquid metal ion source into the reservoir of the ion generation section equipped with a tungsten emitter electrode of a maskless ion beam implanter having the structure shown in FIG.
By heating to around 200°C, the ternary alloy melted and the surface of the emitter electrode began to get wet. In this state, there is a
When a high voltage of ~6KV was applied, a mixed ion beam of Tl-Mg-Se was emitted from the electrode tip.

この放出された嵌合イオンビームをEXB質量
分離器でイオン分離を行つた結果、Mg、Se、Tl
のイオンがほぼ2:7:10の割合で存在してい
た。
As a result of ion separation of this ejected mating ion beam with an EXB mass separator, Mg, Se, Tl
ions were present in a ratio of approximately 2:7:10.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図aはTl−Mg合金の組成比と融点の関係
を示すグラフ、第1図bはTl−Se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
イオン注入装置の一実施例を示す概略構成図であ
る。 1……電界放出型イオン発生部、2……エミツ
タ電極、3……三元合金、5……混合イオンビー
ム、7……質量分離器、8……基板結晶、9……
選択イオンビーム。
Figure 1a is a graph showing the relationship between the composition ratio and melting point of Tl-Mg alloy, Figure 1b is a graph showing the relationship between composition ratio and melting point of Tl-Se alloy, and Figure 2 is a graph showing the relationship between the composition ratio and melting point of Tl-Se alloy. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Field emission type ion generator, 2... Emitter electrode, 3... Ternary alloy, 5... Mixed ion beam, 7... Mass separator, 8... Substrate crystal, 9...
Selective ion beam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 Tl−Mg−Seの三元合金であつて、その組成
比が50〜55:8〜12:35〜40原子%で構成されて
いることを特徴とする電界放出型イオンビーム発
生装置用液体金属イオン源。
1. A liquid for a field emission type ion beam generator, which is a ternary alloy of Tl-Mg-Se and has a composition ratio of 50 to 55:8 to 12:35 to 40 atomic percent. Metal ion source.
JP59027197A 1984-02-17 1984-02-17 Source of liquid metal ion for field emission type ion beam generating device Granted JPS60172346A (en)

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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
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