半導体用語集

イオン源

英語表記:ion source

各種の目的に用いられるイオン源があるが、ここでは、イオン注入装置のイオンのビーム発生のための場合について説明する。種類は約10種類程度ある。半導体生産用イオン主入装置において、一般にわれるタイプは、フリーマンタイプ(Freeman)、バーナスタイプ (Bernas)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)イオン源である。その他別目的で使われるタイプにPIG (Penning Ion Source)タイプ、RF (Radio Frequency)タイプなどがある。従来最も多く使われてきたフリーマンタイプイオンソースでは、必要な原子を含むガス、あるいは固体からの蒸気を利用してソース本体に導入する、そしてアークチャンバ内に設けられたフィラメントに大電流(200mA)を流し熱電子を放出し、その回りに磁界を加えて電子と導入ガス原子の街突を活発化しプラズマを作り出し、原子をイオン化する。そしてチャンバの一部に設けられたスリットから外に向かって電界を印加しプラスイオンを引き出し、ビームとして気り出す。近年は、アークチャンバ内の端部にフィラメントを配置して、相対位置にリべラを配置したバーナスタイプが主流となってきている。さらにこのタイプの改良型としてフィラメントの寿命を延ばすために、フィラメントがプラズマにさらされないタイプや、多賀イオン発生効率の改善を施したタイプのものなど、数多くの改良型イオン源の開発がなされている。またフィラメントレスのECRタイプは、寿命は長い。パーナス型は、フリーマン型に比べて高い真空レベルでビームを出すことができるので、衝突による電価変換の発生を抑えられ、多価イオンの発生量が多くなる特徴を持つ。


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