JPH0449213B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
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、特にマースク
レスイオン注入により半導体デバイスの電極を形
成するに適したものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a liquid metal ion source for a field emission type ion beam generator used in ion processing equipment, ion implantation equipment, etc. It is suitable for forming electrodes of semiconductor devices.
（従来の技術）
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、バイ
ボーラトランジスタ、電界効果型トランジスタな
どの電子デバイスを形成する場合、従来マスクの
位置合せ等煩雑な作業が行われていたが、これに
対し最近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法が提案
されており、これによればハードウエアでプロセ
スを制御することが可能と考えられる。(Prior art) When forming optical devices such as lasers, light emitting diodes, photodetectors, and electronic devices such as bibolar transistors and field effect transistors on semiconductor substrate crystals such as gallium arsenide, conventional mask alignment and other troublesome procedures are required. However, recently a maskless ion implantation method using a focused ion beam on the order of submicrons has been proposed, which makes it possible to control the process using hardware. it is conceivable that.
ところが、実際に前述の各種デバイスを形成す
る場合半導体に不純物イオン注入を行いアニール
後電極形成が必要となるが、従来においてはこの
段階でのマスクレスプロセスは不可能であり、現
実にはマスクを使用して金属電極膜を形成してい
る。 However, when actually forming the various devices mentioned above, it is necessary to implant impurity ions into the semiconductor and form electrodes after annealing. Conventionally, a maskless process is not possible at this stage, and in reality, a mask is not required. is used to form a metal electrode film.
例えば、GaAs等の−族化合物半導体の場
合には半導体にSi等の不純物イオンを注入してｎ
型注入層を形成し、該ｎ型注入層の上にマスガを
使用してAu−Ge膜等の金属電極膜を形成する
か、或いはBe等の不純物イオンを注入してｐ型
注入層を形成し、該ｐ型注入層の上にマスクを使
用してAu−Zn膜等の金属電極膜を形成してい
る。 For example, in the case of − group compound semiconductors such as GaAs, impurity ions such as Si are implanted into the semiconductor.
A type implantation layer is formed, and a metal electrode film such as an Au-Ge film is formed using a masker on the n-type implantation layer, or a p-type implantation layer is formed by implanting impurity ions such as Be. Then, a metal electrode film such as an Au-Zn film is formed on the p-type injection layer using a mask.
即ち、従来法では電極膜だけはマスクを使用し
て形成しており、したがつて各種デバイス形成の
すべてのプロセスをマスクなしで行うことができ
ず、折角のマスクレスプロセスのメリツトが十分
に発揮されていない。 In other words, in the conventional method, only the electrode film is formed using a mask, so all processes for forming various devices cannot be performed without a mask, and the merits of the maskless process can be fully utilized. It has not been.
本願発明者等は、上記実情に鑑み別出願で、
Be等のｐ型不純物注入領域、Si等のｎ型不純物
注入領域を形成したGaAs等の−族化合物半
導体基板の表面にAu等の金属製を蒸着し、更に
上記Be注入領域上のAu膜にBeイオン、Auイオ
ン或いはSi注入領域上のAu膜にSiイオン、Auイ
オンを打ち込み、このAu膜にモデイフイケーシ
ヨンを起こさせ、その後上記Au膜の全面をエツ
チングし、モデイフイケーシヨンを起こさない部
分のAu膜を除去してモデイケーシヨンを起こし
た部分のAu膜を電極として利用する半導体デバ
イスの製造方法を提案した。 In view of the above circumstances, the inventors of the present application filed a separate application,
A metal such as Au is deposited on the surface of a - group compound semiconductor substrate such as GaAs on which a p-type impurity implantation region such as Be and an n-type impurity implantation region such as Si are formed, and then a metal such as Au is deposited on the Au film on the Be implantation region. Si ions and Au ions are implanted into the Au film on the Be ion, Au ion, or Si implanted region to cause modification in the Au film, and then the entire surface of the Au film is etched to cause modification. We proposed a method for manufacturing semiconductor devices in which the Au film in the non-existent part is removed and the modulated part of the Au film is used as an electrode.
この方法によれば、マスクを用いることなく電
極を形成することができるので、半導体デバイス
製造の全プロセスをマスクレスで行うことができ
る。 According to this method, electrodes can be formed without using a mask, so the entire process of semiconductor device manufacturing can be performed without a mask.
なお、この場合Siイオンの代わりにGeイオン
を用いると、より電気特性のよいｎ型電極層が得
られることがわかつている。 It is known that in this case, if Ge ions are used instead of Si ions, an n-type electrode layer with better electrical characteristics can be obtained.
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、上述の方法を使用する場合においても
工程の途中で各種の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第２のイオン
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
間を取ることになり、上述の方法における利点が
十分に生かされていない。(Problem to be Solved by the Invention) However, even when using the above method, if various ion sources are replaced during the process, the ion generation section, ion acceleration and focusing system, and ion deflection electrode system must be In between, it is necessary to perform axis alignment with strict precision. Furthermore, when performing second ion implantation over a pattern that has already been implanted with submicron or higher 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. Therefore, the advantages of the above method are not fully utilized.
これに対し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、ｎ型及び電極形成の
ための不純物イオン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なり、別途出願した
上述の方法における利点も十分に生かされる。 On the other hand, if impurity ions for forming P-type, N-type, and electrodes could be selectively generated from a single ion generation unit without replacing the ion source, it would be possible to change the hardware during the manufacturing process of most integrated circuit devices. Highly reliable light that is highly integrated on the same board with only software control without adjustment.
Manufacturing of electronic devices becomes easier, and the advantages of the above-described method, which was filed separately, are also fully utilized.
この発明は、上記実情に鑑み一つのイオン発生
部よりイオン源を交換することなく、前記ｎ型電
極形成用Geイオンを含む各種イオンを選択的に
発生できる、特に前述の半導体デバイス製造法に
適した液体金属イオン源を提案することを目的と
する。 In view of the above circumstances, the present invention is particularly suitable for the above-mentioned semiconductor device manufacturing method, in that it can selectively generate various ions including the Ge ions for forming the n-type electrode from one ion generating section without replacing the ion source. The purpose of this study is to propose a liquid metal ion source.
（問題点を解決するための手段）
以上の問題点を解決するため、この発明では
Auu−Si−Be−Geの４元合金であつて、Au：
Si：Be：Geの比率が（71±８）：（10±1.5）：（10
±３）：（９±３）原子％の組成である電子放出型
イオンビーム発生装置用液体金属イオン源を提案
するものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, this invention
A quaternary alloy of Auu-Si-Be-Ge, Au:
The ratio of Si:Be:Ge is (71±8):(10±1.5):(10
±3): We propose a liquid metal ion source for an electron emission type ion beam generator having a composition of (9±3) atomic %.
即ち、第１図に示すAu−Si、Au−Be、Au−
Geそれぞれの合金状態図より明らかなように、
Au−Siは凡そ70：30原子％で400℃以下の融点を
示し、Au−BeはBeの比率が20〜40原子％で600
℃程度の融点を示し、Auu−Geは凡そ73：27原
子％の比率で融点が400℃以下の合金である。 That is, Au-Si, Au-Be, Au- shown in FIG.
As is clear from the respective alloy phase diagrams of Ge,
Au-Si has a melting point of 400℃ or less when the Be ratio is approximately 70:30 at%, and Au-Be has a melting point of 600℃ or less when the Be ratio is 20 to 40 at%.
Auu-Ge is an alloy with a ratio of approximately 73:27 atomic % and a melting point of 400°C or less.
したがつて、上記各々の２元合金を混合した組
成であるこの発明の４元合金は少なくとも600℃
以下の融点を有している。 Therefore, the quaternary alloy of the present invention, which is a mixture of each of the binary alloys mentioned above, has a temperature of at least 600°C.
It has a melting point of:
なお、以上の組成を外れると、合金の融点が高
くなり、電界放出型イオンビーム発生装置用液体
金属イオン源として適さなくなる。 Note that if the composition deviates from the above, the melting point of the alloy becomes high, making it unsuitable as a liquid metal ion source for a field emission type ion beam generator.
（発明の効果）
この発明に係る４元合金は低融点であり、電界
放出型イオンビーム発生装置用液体金属イオン源
として最適である。(Effects of the Invention) The quaternary alloy according to the present invention has a low melting point and is optimal as a liquid metal ion source for a field emission type ion beam generator.
また、この発明に係る４元合金中には代表的な
nn型不純物であるSi、Geと代表的なｐ型不純物
であるBeを含むため、工程の途中でイオン源を
交換することなく各種の半導体デバイスを製造で
きる。 In addition, typical quaternary alloys according to this invention include
Since it contains Si and Ge, which are nn-type impurities, and Be, which is a typical p-type impurity, various semiconductor devices can be manufactured without replacing the ion source during the process.
更に、この発明に係る４元合金中にはSi、Ge、
BeにAuを含むため、本出願人が別途出願した前
述の半導体デバイスの製造工程を途中でイオン源
を交換することなく行うことができる。 Furthermore, the quaternary alloy according to the present invention contains Si, Ge,
Since Be contains Au, the aforementioned semiconductor device manufacturing process, which was filed separately by the present applicant, can be carried out without replacing the ion source during the process.
更に、この発明によれば半導体デバイスの全工
程をマスクを使用することなく行うことができる
という利点を十分に生かすことができる。 Further, according to the present invention, it is possible to fully utilize the advantage that all processes of semiconductor devices can be performed without using a mask.
（実施例）
以下、この発明を図示の実施例に基いて説明す
る。(Example) The present invention will be explained below based on the illustrated example.
第２図はこの発明の４元合金を液体金属イオン
源として用いて基板結晶に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４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４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８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はイオン収束系にて収束され、偏向電極１
１により基板結晶１２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 embodiment in which ions are implanted into a substrate crystal using the quaternary alloy of the present invention as a liquid metal ion source. The reservoir is loaded with quaternary alloy 3 as a liquid metal ion source. When the emitter electrode 2 is heated to a predetermined temperature and the alloy 3 is melted, a voltage of several KV is applied to the emitter electrode 2 and the ion extraction electrode 4 placed in front of it. An ion beam 5 containing a mixture of four elements is emitted from the ion beam 1, and is guided to a mass separator 7 through a pre-diaphragm focusing system 6. The mass separator 7 selectively separates and releases only target ions from the mixed ions 8. The emitted target ion beam 9 is focused by an ion focusing system and deflected by the deflection electrode 1.
1, ions are implanted into a predetermined position of the substrate crystal 12, 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.
なお、上記のようにイオン注入してｐ型不純物
注入領域、ｎ型不純物注入領域を形成した基板結
晶１２の表面にAu膜を蒸着した後、ｐ型不純物
注入領域上の半導基板との境界附近にイオン発生
部１よりBeイオンビームを注入し、イオンビー
ムミキシングを生じせしめる。続いてAuイオン
ビームをAu膜に注入して該Au膜をモデイフイケ
ーシヨンし、またｎ型不純物注入領域上のAu膜
にGeイオンビームを注入し、続いてAuイオンを
注入して該Au膜をモデイフイケーシヨンを起こ
させる。 Note that after depositing an Au film on the surface of the substrate crystal 12 in which a p-type impurity implantation region and an n-type impurity implantation region have been formed by ion implantation as described above, the boundary between the p-type impurity implantation region and the semiconductor substrate is deposited. A Be ion beam is injected nearby from the ion generating section 1 to cause ion beam mixing. Next, an Au ion beam is implanted into the Au film to modify the Au film, a Ge ion beam is implanted into the Au film on the n-type impurity implanted region, and then Au ions are implanted to modify the Au film. Allow the membrane to undergo modification.
更に、上記Au膜の全面をエツチングし、モデ
イフイケーシヨンを起こさない部分のAu膜を除
去し、次に400〜500℃にてアロイ化することによ
りモデイフイケーシヨンを起こした部分のAu膜
にオーミツク電極を形成した。 Furthermore, the entire surface of the above Au film is etched to remove the parts of the Au film where modification does not occur, and then alloying is performed at 400 to 500°C to remove the parts of the Au film where modification has occurred. An ohmic electrode was formed on the surface.
このような方法によれば、半導体デバイス製造
の全プロセスをマスクレスで、しかもイオン源を
交換することなく行うことができる。 According to such a method, the entire process of semiconductor device manufacturing can be performed maskless and without replacing the ion source.
また、このような方法によればオーミツク電極
を形成することができる。 Moreover, according to such a method, an ohmic electrode can be formed.
上述の如く、この発明による４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、一つのイオン源でｎ型、
ｐ型、電極形成用不純物イオンを発生することが
でき、従つてイオン注入工程中にイオン源を取り
替えることなく、任意の不純物イオンを同一基板
結晶上に連続注入することができ且つ形成された
デバイスのオーミツク電極の形成もできるので、
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。 As mentioned above, by using the quaternary alloy according to the present invention as a liquid metal ion source in a field emission type ion beam generator, n-type, n-type,
A device that can generate p-type impurity ions for forming electrodes, and can therefore continuously implant arbitrary impurity ions onto the same substrate crystal without replacing the ion source during the ion implantation process. It is also possible to form ohmic electrodes.
Utilizing the recently proposed maskless ion implantation using a focused ion beam on the order of submicrons, highly integrated electronic devices and optical devices can be easily formed.
第１図はAu−Si、Au−Be、Au−Geそれぞれ
の合金の状態図で、第１図ａはAu−Siの状態図、
第１図ｂはAu−Beの状態図、第１図ｃはAu−
Geの状態図、第２図はこの発明に係る液体金属
イオン源を用いて基板結晶にイオンを注入する方
法の概略を示す図である。
Figure 1 shows the phase diagrams of Au-Si, Au-Be, and Au-Ge alloys, and Figure 1a shows the phase diagram of Au-Si.
Figure 1b is the phase diagram of Au-Be, Figure 1c is Au-Be.
The phase diagram of Ge, FIG. 2, is a diagram schematically showing a method for implanting ions into a substrate crystal using a liquid metal ion source according to the present invention.
Claims (1)
Au：Si：Be：Geの比率が（71±８）：（10±
1.5）：（10±３）：（９±３）原子％の組成である
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 Au-Si-Be-Ge quaternary alloy,
The ratio of Au:Si:Be:Ge is (71±8):(10±
1.5): (10±3):(9±3) atomic % liquid metal ion source for a field emission type ion beam generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60080063A JPS61239538A (en) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | Liquid metal ion source for filed emission type ion beam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60080063A JPS61239538A (en) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | Liquid metal ion source for filed emission type ion beam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61239538A JPS61239538A (en) | 1986-10-24 |
| JPH0449213B2 true JPH0449213B2 (en) | 1992-08-10 |
Family
ID=13707771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60080063A Granted JPS61239538A (en) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | Liquid metal ion source for filed emission type ion beam generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61239538A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2890680B2 (en) * | 1990-05-31 | 1999-05-17 | 株式会社島津製作所 | Semiconductor device manufacturing equipment |
| JP2874591B2 (en) * | 1995-05-16 | 1999-03-24 | 株式会社島津製作所 | Semiconductor device manufacturing equipment |
-
1985
- 1985-04-17 JP JP60080063A patent/JPS61239538A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61239538A (en) | 1986-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |