高強度パルス重イオンビーム技術の高度化と次世代半導体用導電性制御技術の開発

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炭化ケイ素に代表される次世代省エネルギーデバイス作製及び普及に向けて新たな集積化技術が必要である。本課題では、デバイス作製工程における半導体材料の導電率を制御する新しいイオン注入技術として、高強度パルスイオンビームを用いたパルスイオン注入法の実現を目指してその知見を得ることを目的としている。高強度パルスイオンビームを半導体に材料に照射すると、イオン注入によるドーピングと同時にビームの熱付与による注入層の超高速加熱・冷却によりアニーリング処理が同時にできる利点がある。しかし、パルスイオン注入の実証実験には、高純度のn型・p型ドーパントの機能を有するイオン種の大電流パルス重イオンビーム発生が必要不可欠な技術である。本年度は、まずp型ドーパント用パルスイオンビーム源として、昨年度にショット安定性が改善されて性能向上に成功した真空アークアルミニウムイオン源をビーム純度の改善ができる両極性パルス加速器に組み込んでイオンビームのビーム電流密度やパルス幅をバイアスイオンコレクターで、イオンエネルギーやイオン種をトムソンパラボラ分析器で評価した。その結果、加速電圧とほぼ一致したアルミニウムイオンビームが得られていることが確認された。また、両極性パルス加速器のビーム電流向上に向けて加速電極形状の最適化実験を行うとともに両極性パルス電源の出力向上の改良を行った後、イオンビーム特性を再評価し、シリコン材料へのp型ドーパント用のパルスアルミニウムイオンビーム照射実験を行った。付与エネルギーを測定した結果、半導体材料に対して十分な温度効果が得られており、パルスイオンビームによるアニール効果を検証することができた。一方、イオン注入の効果については、まだ検証不足であり、明確なデータを得るには至らなかったので、実験を継続する必要がある。