专利名称：离子源、离子注入设备、半导体器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种使气体等离子体化发生离子的离子源、使用这种离子源的离子注入设备、以及由离子注入设备进行的半导体器件制造方法，特别是，涉及应用于微细构造半导体器件制造适合的离子源、离子注入设备、以及半导体器件制造方法。
背景技术：
近年来，用于电子设备、通信设备等的半导体器件逐渐提高集成度，而且使集成的元件不断微细化。这样集成的LSI(large scaleintegration大规模集成)，可以说极大关系到使用其的设备的整个性能。
集成元件微细化，例如，MOS(metal oxide semiconductor金属氧化物半导体)型场效应晶体管的场合，通过缩短栅长和减薄源、漏区就能够实现。为了形成浅的源、漏区，正在广泛使用低加速离子注入法。由于使用该方法给半导体衬底注入离子，现在能形成100nm以下的浅源、漏区。
尽管，对用于进行低加速离子注入法的离子注入设备而言，最低限度需要离子源和从该离子源到被处理基体(半导体衬底)的离子导出与导向系统。至于该离子源，一般是以电弧放电方式使规定的气体等离子体化发生离子的装置。就用于等离子体化的装置来说，大致分为使用热电极的巴纳斯(Burnus)型、和弗里曼(Freeman)型以及使用磁控管的微波型。另外，对现有的离子注入设备来说，例如有下述专利文献1的记载。
特开2001-93431号公报。
关于离子注入设备，一般是维护时更换离子源的形态。这是因为，如开动离子注入设备供半导体器件制造等使用后，逐渐离子源恶化变成不能完成预期工作的缘故。例如，对具有巴纳斯型的离子源形成70nm左右深度的源、漏区的离子注入设备而言，离子源的更换周期平均例如为170H(小时)。
进而，对为了形成例如深度约20nm的源、漏区使用这种离子注入设备来说，例如，可以采用给发生的离子最多给予5keV以下的低能加速的方法。深度约20nm的源、漏区的形成，对更微细构造的MOS晶体管(可以说栅长相当于100nm以下栅长的MOS型晶体管)的制造是必需的。
不过，把离子注入设备应用于这种低加速用的场合，确认显著缩短离子源的寿命。这时的寿命平均值例如是60～70H。这样的寿命缩短，可以认为原因是由于变成低加速使用，降低把发生的离子引出外面效率的结果，仅与其效率下降相应就需要增加离子发生。如以后所述，发生离子对应离子源，当作恶化重要原因。
这样的离子源寿命的缩短对半导体器件制造的生产性和制造成本大有影响。如果试算其程度，与形成深度约70nm的源、漏区的场合比较，一年需要离子源更换零件大约耗费50个，作为一次维修要求4小时作业时间，作业时间增加约200H(小时)。因此作为更换部件费和人工费，对1台离子注入设备每年都新发生例如11,000千日元多的费用。
发明内容
本发明考虑到上述情况而做出发明，在使气体等离子体化发生离子的离子源、用作这种离子源的离子注入设备、以及用离子注入设备进行的半导体器件制造方法中，其目的在于提供一种有助于应用到微细构造的半导体器件制造时可延长寿命的离子源、离子注入设备、以及半导体器件制造方法。
为了解决上述课题，本发明的离子源，其特征是具备有内壁面和外壁面的室，而且是与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝，所述阴极罩和/或所述灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素为次要成分的合金。
并且，本发明的离子注入设备其特征是具备离子源，所述离子源具备具有内壁面和外壁面的室；与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝，所述阴极罩和/或灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金；而且，具备与所述离子源接连设置，通过把规定气体导入所述离子源，导出和引导由所述离子源发生的离子的离子和引导系统，而且，具备能够保持被处理基体的支持器，以便照射由所述离子导出和引导系统导出和引导的离子。
并且，本发明的半导体器件制造方法，其特征是利用离子注入设备的半导体器件制造方法，所述离子注入设备具备具备具有内壁面和外壁面的室，和与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝；所述阴极罩和/或灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金的离子源；而且，具备与所述离子源接连设置，通过把规定气体导入所述离子源，导出和引导由所述离子源发生离子的离子导出和引导系统；而且，具备能够保持被处理基体的支持器，以便照射由所述离子导出和引导系统导出和引导的离子，这里，具备把所述规定的气体导入所述上述离子源的工序；利用由所述阴极发出的热电子，使所述导入的规定气体等离子体化发生离子的工序；用所述离子导出和引导系统从所述离子源导出和引导所述发生的离子，给予5keV以下的能量，照射保持在所述支持器上的保持的被处理基体的工序。
图1表示某离子注入设备中巴纳斯型离子源每次更换寿命的一例图(曲线图)。
图2是图1中所示这样寿命特性的离子源中，表示寿命完了的原因鱼骨图。
图3是说明离子源恶化模型化的巴纳斯型离子源的模式方式剖面图。
图4表示本发明一个实施方案的离子源构成模式剖面图。
图5表示评价图4实施方案的离子源寿命的结果图。
图6说明设于图4中所示室壁31a开口部的锥形图。
图7是表示评价图4所示实施方案中，关于灯丝未添加Re的W制者，室壁31a为Mo制，在开口部设置锥形场合的离子源寿命的结果图。
图8表示对图5所示数据的场合，进而评价加上改良场合的离子源平均寿命的结果图。
图9模式地表示本发明一个本实施方案的离子注入设备构成图。
图10模式地表示本发明另一个实施方案的离子注入设备构成图。
具体实施例方式
本发明实施方案的离子源、离子注入设备、以及半导体器件制造方法，作为离子源的内部构成，使用具有以下这种阴极的结构。即，i)是与室绝缘设置的，在室内可发出热电子的阴极；ii)是具有从室外壁面到内壁面贯通设置的开口部外侧突入室内的阴极罩和设于该阴极罩内侧的灯丝的阴极；iii)阴极罩和/或灯丝是含有以钨(W)为主要成分以规定金属元素作为次要成分的合金。
按照这种阴极，就可以抑制离子源的恶化，实现延长离子源寿命。之所以抑制离子源恶化，作为一个重要因素，是因为将阴极合金化，使其对离子和游离基具耐性，其结果，抑制其蒸气化，并减轻再结晶后的金属造成离子源各部分发生绝缘不良。并且，是因为，通过合金化，或减轻对阴极罩发生针孔，或设于阴极罩内侧的灯丝伸延至断线。
并且，作为本发明的实施方案，上述规定的金属元素是镧系元素之中一种、锕系元素之中一种、铼(Re)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)。通过向钨中添加这些金属元素，能够获得对离子和游离基具有理想耐性的合金。
并且，作为实施方案，上述规定的金属元素对钨(W)的含有量为1重量％到30重量％。这是因为，如过少就不能获得理想的耐性，如过多则增加电阻，作为阴极就变得不理想的缘故。
并且，作为实施方案，上述室是由钨(W)制成的。根据实验，由于设定室为W制，作为离子源就达成理想的延长寿命。
并且，作为实施方案，上述室的从上述外壁面到上述内壁面贯通设置的上述开口部与上述阴极罩对置的部位具有锥形。由于为锥形，随含有金属的蒸汽的再结晶化而淀积于该部位的金属膜成长使阴极罩和室成为绝缘不良的时间得以延长。因而，进而将延长离子源寿命。
并且，作为实施方案，在上述室的从上述外壁面到上述内壁面贯通设置的开口部与上述阴极罩对置的部位，上述室与上述阴极罩的最小间隙是1mm以下。即使在离子源的室与阴极罩的最小间隙为1mm以下的场合，含有金属蒸汽的再结晶化程度小，可因而减轻其间发生绝缘不良，是理想的应用。
并且，作为实施方案，上述锥形是在从上述室的上述外壁面到上述内壁面贯通设置的上述开口部的上述内壁面侧，使上述开口部的面后退100μm以上，使得其后退角度成为65度以下25度以上的形状，而且是在与从上述室的上述外壁面到上述内壁面贯通设置的上述开口部，从上述内壁面侧向上述外壁面侧后退上述内壁面100μm以上的形状。是由于随含有金属蒸汽的再结晶化而使淀积于室开口部的金属膜更有效地远离阴极侧的锥形。
按照以上，下面，一边参照附图一边说明本发明的实施方案。为了说明本发明的实施方案，首先叙述离子源寿命的定义。离子源的寿命是离子注入设备内搭载离子源，从使用开始直到需要更换为下一个离子源的供使用的时间，需要更换的状态，具体点说，主要是以下3个方面。
一个方面是，室内短路发生的状态(在应引起电弧放电的室内发生短路，因而以下叫做“电弧短路”。)。第2个方面是电弧放电完全不发生的状态(例如灯丝断线)。第3个方面是，从离子源导出和引导的束电流(离子电流)变成正常时的90％以下的状态。如到达该状态，离子源就要更换。
图1是表示没有施加特别改进的离子注入设备的巴纳斯型离子源每次更换的寿命一例图(曲线图)。这里，假设用作5keV以下低加速度用的场合。更具体点说，是制造栅长100nm以下最先进MOS型晶体管的工艺中使用的，把0.5keV到1.5keV的As离子、BF2离子、或Ge离子和0.2keV到0.5keV的B离子作为发生离子种子的场合。离子源的离子发生是随机而且连续进行的。
这种场合，如图1所示，可知离子源的平均寿命是62H，而且其离散也变得非常大。(另外，图1的最右侧是，带有统计性意义画出这样的多次数据的记号。以下也同样。)发明人对如图1中所示那样的寿命特性的离子源中，分析寿命完了的原因。其结果，变成图2中所示那样的鱼骨图。
电弧短路是离子源各部分是绝缘不良发生的原因，具体点说，判明灯丝绝缘体和阴极绝缘体的绝缘不良，和室与阴极之间的绝缘不良等不良模式。
之所以不发生电弧放电，可以判明为原因是包围灯丝的阴极罩消耗，形成针孔、钨(W)灯丝断线。
束电流的降低，可以判明为，原因是束流通过的各部分间隙宽度，随构成间隙部件的消耗而变宽。就各部分间隙来说，可以举出抑制电极间隙、接地电极间隙、前隙等。
图3是用于说明把上述分析结果判明的离子源恶化的主要原因模型化的巴纳斯型离子源的模式剖面图。图3中，室壁31内是因电弧放电而使气体等离子体化发生离子的反应室。室壁31上，具有图未示出的气体导入开口部和发生的离子的导出开口部。这里，室壁31是钼(Mo)制作的。
如图所示，在室壁31上，有阴极34用的开口部，阴极34与该开口部的面具有一定间隙(1mm以下，例如0.7mm)，突入室壁31内。阴极34由筒状阴极罩32和设于阴极罩32内的灯丝33构成。这里，阴极罩32和灯丝33都由W制作。
室壁31、阴极罩32、灯丝33等部件，由各绝缘体进行绝缘。即，室壁31由室/阴极绝缘体36，阴极罩32由阴极绝缘体37，灯丝33由灯丝绝缘体38分别进行绝缘。
用于发生离子的工作中，随着灯丝33里流动电流而发生的热电子撞击阴极罩32的内壁面。因此，从阴极罩32的外壁面向室壁31内发出热电子。而且，由于把反射器35作为对置电极的热电子运动，发生电弧放电，使导入室壁31内的气体等离子体化而发生离子。
就具有这种构成和工作原理的巴纳斯型离子源来说，由气体发生的游离基和生成的离子造成往室壁31和阴极罩32上的撞击41，因而对它们造成不少溅射和化学腐蚀42、43。因溅射，使构成室壁31的Mo和构成阴极罩32的W就那样蒸发掉。因化学的腐蚀，合成Mo和W的例如氟化物(MoF6、WF6)，化为气体蒸发。
这样蒸发后的Mo和W再结晶，变成向室壁31内壁等上的淀积物45。这里，在随着因腐蚀等削减的速度而淀积的速度大的部位，使淀积物45厚膜化。所以，如图所示，就是说在靠近阴极罩32的室壁31内壁面和开口部面，显著发生厚膜化。进而，在内壁面和开口部面构成角的部位，由于形状上原因容易引起再结晶化特别加厚。这发展为上述的室与阴极之间的绝缘不良。
并且，因为上述这样对阴极罩32的溅射和化学腐蚀，也发生针孔44。针孔44的发生，成为向灯丝33的腐蚀和溅射发生的原因，因而关系到上述的W丝断线不良。
其次，参照图4，说明本发明一个实施方案的离子源构成。图4是表示本发明一个实施方案的离子源构成模式剖面图。图4中，对与图3所示构成要素同样的要素加上同一标号。本实施方案的离子源，可能至少室壁31a和阴极34a(阴极罩32a、灯丝33a)与图3所示的构成不同。
即，室壁31a是W制作的，而且在与阴极罩32a对置的开口部面上，形成锥形71(关于锥形71的形状，以后再说。)。并且，对灯丝33a而言，使用添加26重量％铼(Re)的W。至于阴极罩32a，也可以与图3所示W制的阴极罩不同，但首先，说明作为是与图3所示W制的阴极罩32同样的阴极罩。
图5是表示评价这种场合离子源寿命时的结果图。图5中的「改善前」是图1中所示的数据，相对于此，图5中的④是这种场合的改善结果数据。这样，可以知道，在“改善前”为平均62H，而且具有很大离散的离子源寿命，大大改善为平均190H以上而且其离散也显著缩小。
图5中的①、②、③是对用于分别评价上述改良点各自给分，仅部分改良场合的离子源，同样评价离子源寿命者。在①，表示假设灯丝33a为添加Re的W制造的灯丝，至于室壁表示用Mo制，而且在开口部照样不施加锥形加工的场合，这时，平均寿命延长到大约120H。
在②，表示假设灯丝33a为添加Re的W制造的灯丝，而且，表示对于室壁照样是Mo制的，在开口部施加锥形加工的场合。这时，进而平均寿命延长20H以上，变成140H以上。在③，表示假设灯丝33a为添加Re的W制造的灯丝，而且，至于室壁变成W制作的壁，但在其开口部未施加锥形加工的场合，这时，平均寿命也变成140H以上。
由这些结果可知，只要把灯丝33a变成由添加26％重量的Re的W制造的，就有使平均寿命延长大约2倍左右的显著效果。可以认为这是因为灯丝33a变成难以受到腐蚀和溅射的合金，因而变成难以断线的缘故。
并且，可以知道，通过在室壁的开口部设置锥形71，具有难以造成与阴极罩32a短路不良的效果，进而，也发挥室壁31a由W制作的效果。
图6是说明室壁31a的开口部设置锥形形状的图。图6(a)中所示的锥形71a是一种理想的形状。这时的形状是，在从外壁面73向内壁面72贯通设置开口部的内壁面72一侧，使上述开口部面74后退100μm以上(图中的a为100μm以上，例如150到300μm)，而且在该开口部从内壁面72一侧向外壁面73一侧将内壁面72后退与上述a同样程度的形状(图中的b与a同样程度)。其结果，开口部面74的后退角度θ大约为45度。
按照这样的形状，内壁面72和开口部面74构成的角后退(被除去)，能够有效地减轻拐角上淀积的金属膜接近阴极罩32a。上述图5内所示的结果是该锥形71a下的情况。
并且，图6(b)所示的锥形71b是表示与上述不同的理想的形状。这时的形状要作成这样的形状，在从外壁面73向内壁面72贯通设置的开口部内壁面72一侧，使上述开口部面74后退100μm以上，其后退角度θ成为65度以下且25度以上，而且，在该开口部，是从内壁面72一侧向外壁面73一侧，将内壁面72后退100μm以上的形状。
这样的锥形71b的形状，因为尺寸a为100μm以上，内壁面72和开口部面74构成的角后退(被除去)，也能有效地减轻拐角上淀积的金属膜接近阴极罩32a。并且，特别是，后退角度θ为45度以下且25度以上的场合，图中用P表示的开口部面74和锥形71b构成的角变得更加钝角，因而抑制与该部位接连再结晶化的金属量，进而很适合抑制绝缘不良发生。
另外，如果后退角度θ超过65度，图6(b)所示部位P的角度接近直角，就接近不设置什么锥形的场合，不让拐角上淀积金属膜接近阴极罩32a的效果减弱。并且，如果后退角度θ不足25度，原来开口部面74的面积缩小，就难以控制作为与阴极罩32a间隙的功能。并且，关于尺寸a和b，根据实验上有充分效果的尺寸，这里设定为100μm以上。
关于添加到灯丝33a里的金属，除Re外，也可以考虑镧系元素之中的一种、锕系元素之中的一种、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Sc、Y、Mg、Ca、Sr或Ba。用添加这些金属的W，将变得难以被腐蚀等。并且，关于其浓度，大体上通过大量添加使之变得更难以被腐蚀等。打算添加如1重量％以上，而且增加电阻作为灯丝规定为不算不合适的30重量％以下是理想的。
图7是只为了研究在室壁31a的开口部设置锥形71产生的效果，关于灯丝，假定为不添加Re的W制的灯丝，室壁31a为Mo制场合的离子源寿命进行评价的结果。图7中，“改善前”是图1所示的数据，“室上有锥形”是作为该场合改善结果的数据。该场合下，平均寿命延长到120H左右。由该结果可知，即使仅仅在室壁31a的开口部设置锥形，也具有使平均寿命延长2倍左右等显著效果。
图8是对图5所示数据④的场合，评价更加改良场合的离子源平均寿命的结果。如上述一样，图5的数据④是，使用给灯丝33a里添加Re26重量％的W，而且在与室壁31a的阴极罩32a对置的开口部面上形成锥形71，而且室壁31a是用W制造的场合。进而，图8中所示的场合是，对于阴极罩32a使用W中添加Re或Y的材料，变动其添加浓度(单位原子％)时的数据。
如图8所示，可见，作为阴极罩32a，如果使用W中添加Re或Y的材料，随着添加浓度增加，可进一步提高离子源寿命。这可以认为是，因为阴极罩32a变成难以受到腐蚀和溅射的合金，阴极罩32a与室壁31a的间隙上淀积的金属量减少难以造成绝缘不良，而且因为在阴极罩32a上变得难以形成针孔，灯丝33a的断线也难以发生。
关于阴极罩32a中添加的金属，与灯丝33a的场合同样，除Re和Y外，也可以考虑镧系元素之中的一种、锕系元素之中的一种、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Sc、Mg、Ca、Sr或Ba。并且，关于其浓度，也同样，打算添加如1重量％以上，而且规定30重量％以下为目标。
接着，参照图9说明利用作为以上说明实施方案的离子源的离子注入设备。图9是模式地表示本发明一个实施方案的离子注入设备构成图，作为构成要素，具有从离子源51和引出电极52到孔径/掩模58的离子引导、导出系统和保持被处理基体61的支持器59。
用该离子注入设备，首先由离子源51生成离子。至于离子源51正如上述已说过。其次，生成后的离子，通过邻接离子源51设置的引出电极52从离子源51的离子导出开口引出，成为离子束60导入质量分离电磁铁53。
由质量分离电磁铁53，按照电荷和质量对每种离子作出质量分离。通过质量分离电磁铁53后的离子，继续导入孔径54，在该处只完全分离成所要求的离子种。分离的所要求的离子种，由加速/减速器55加速或减速到要求的最终能量(例如5keV以下)。
而且，具有要求能量的离子束，借助于四极透镜56，聚集到支持器59上设置的被处理基体61(例如半导体衬底)表面，使其聚焦。在这里，离子束用扫描器57扫描整个被处理基体61表面，使其注入量为一样。而且，通过孔径/掩模58让离子束照射被处理基体61表面，对被处理基体61进行离子注入。
按照本实施方案的离子注入设备，在栅长为100nm以下这样的最尖端MOS型晶体管的制造中，减少离子源51的更换频度，能提高生产性，实现低成本。
图10是模式地表示作为本发明另外实施方案的离子注入设备构成图。图10中对与图9同样的构成要素，加上同一标号。本实施方案与图9所示的场合比较，离子引导和导出系统的构成是不同的。
该离子注入设备中，首先由离子源51生成离子，其次，生成后的离子，由邻接离子源51设置的引出电极52，从离子源51的离子导出开口部直到引出处，都与图9所示实施方案同样。
接着，将由引出电极52引出的离子，导入加速/减速器55，因此获得加速或减速到要求的最终能量(例如5keV以下)的离子束60a。将该离子束60a导入质量分离电磁铁53，在这里，按照电荷和质量对每种离子种进行质量分离。通过质量分离电磁铁53的离子，继续导入孔径54a，在该处只完全分离成要求的离子种。
分离的所要求的离子种，借助于四极透镜56a，聚集到支持器59上设置的被处理基体61的表面，使其具有聚集点。聚集的离子束，通过孔径62，用扫描器57a扫描整个被处理基体61表面，使其注入量为一样。扫描之际，用准直磁铁63，使离子束平行扩展，因此，通过孔径/掩模58让离子束照射被处理基体61表面。随着离子束照射，对被处理基体61进行离子注入。
按照本实施方案的离子注入设备，在栅长为100nm以下这样的最尖端MOS型晶体管的制造中，减少离子源51的更换频度，也能提高生产性，实现低成本。
以上，虽然叙述了本发明的实施方案，但是关于离子源，除应用于离子注入设备以外，例如，也可以用作对被处理基体进行蚀刻的蚀刻装置用的离子源。
正如以上详述那样，按照本发明的离子源、离子注入设备、以及半导体器件制造方法，作为离子源内部构成的阴极是i)与室绝缘设置的，在室内可发出热电子的阴极，ii)具有从室的外壁面到内壁面贯通设置的开口部外侧突入室内的阴极罩和该阴极罩内侧设置的灯丝的阴极，iii)阴极罩和/或灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金。能够抑制离子源的恶化，实现延长离子源寿命。
权利要求
1.一种离子源，其特征在于具备具有内壁面和外壁面的室，和与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝，所述阴极罩和/或所述灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金。
2.按照权利要求1所述的离子源，其特征是所述规定的金属元素是镧系元素之中一种、锕系元素之中一种、铼(Re)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)。
3.按照权利要求2所述的离子源，其特征是所述规定金属元素对钨(W)的含有量是1重量％到30重量％。
4.按照权利要求1所述的离子源，其特征是所述室是以钨(W)制的。
5.按照权利要求1所述的离子源，其特征是所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部与所述阴极罩对置的部位，具有锥形形状。
6.按照权利要求5所述的离子源，其特征是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部与所述阴极罩对置的部位，所述室与所述阴极罩的最小间隙是1mm或1mm以下。
7.按照权利要求5所述的离子源，其特征是所述锥形形状，是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部的所述内壁面侧，要使所述开口部的面后退100μm或100μm以上，其后退角度变成65度～25度这样的形状，而且是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部中，从所述内壁面侧向所述外壁面侧使所述内壁面后退100μm或100μm以上的形状。
8.一种离子注入设备，其特征是具备具备具有内壁面和外壁面的室，与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝，所述阴极罩和/或所述灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金的离子源；与所述离子源接连设置，通过把规定气体导入所述离子源，导出和引导由所述离子源发生的离子的离子导出和引导系统；以及能够保持被处理基体的支持器，以便照射由所述离子导出和引导系统导出和引导的离子。
9.按照权利要求8所述的离子注入设备，其特征是所述规定的金属元素是镧系元素之中一种、锕系元素之中一种、铼(Re)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)。
10.按照权利要求9所述的离子注入设备，其特征是所述规定金属元素对钨(W)的含有量是1重量％到30重量％。
11.按照权利要求8所述的离子注入设备，其特征是所述室是以钨(W)制的。
12.按照权利要求8所述的离子注入设备，其特征是所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部与所述阴极罩对置的部位，具有锥形形状。
13.按照权利要求12所述的离子注入设备，其特征是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部与所述阴极罩对置的部位，所述室与所述阴极罩的最小间隙是1mm或1mm以下。
14.按照权利要求12所述的离子注入设备，其特征是所述锥形形状，是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部的所述内壁面侧，使所述开口部的面后退100μm或100μm以上，其后退角度变成65度～25度这样的形状，而且是在所述室的从所述外壁面到所述内壁面贯通设置的所述开口部，从所述内壁面到所述外壁面侧使所述内壁面后退100μm或100μm以上的形状。
15.一种半导体器件制造方法，其特征是使用具备具备具有内壁面和外壁面的室，与所述室绝缘设置的，在所述室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从所述室的所述外壁面到所述内壁面贯通设置的开口部外侧突入所述室内的阴极罩和设于所述阴极罩内侧的灯丝，所述阴极罩和/或所述灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金的离子源；与所述离子源接连设置，通过把规定气体导入所述离子源，导出和引导由所述离子源发生的离子的离子导出和引导系统；和能够保持被处理基体的支持器，以便照射由所述离子导出和引导系统导出和引导的离子的离子注入设备的半导器件的制造方法，包括把所述规定的气体导入所述离子源的工序；利用由所述阴极发出的热电子，使所述导入的规定气体等离子体化发生离子的工序；和用所述离子导出和引导系统从所述离子源导出和引导所述发生的离子，给予5keV或5keV以下的能量，照射保持在所述支持器上的保持的被处理基体的工序。
全文摘要
本发明提供一种有助于应用到微细构造的半导体器件制造时延长寿命可能的离子源、离子注入设备、以及半导体器件制造方法。本离子源，具备有内壁面和外壁面的室，而且与该室绝缘设置的，在室内能发出热电子的阴极，所述阴极具有从室的外壁面到内壁面贯通设置的开口部从外侧突入室内的阴极罩和设于该阴极罩内侧的灯丝，阴极罩和/或灯丝是含有以钨(W)为主要成分，以规定金属元素作为次要成分的合金。
文档编号C23C14/48GK1497655SQ0315449
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年10月7日
发明者须黑恭一 申请人:株式会社东芝