[发明专利]一种离子注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件领域，具体地，涉及一种离子注入装置。

背景技术

随着集成电路的集成度的进一步提高，微电子器件的尺寸从微米尺寸进一步缩小到纳米尺寸，甚至到几个纳米的大小。随之而来的是，制作器件的相关技术和工艺也必须发生变化，而离子注入就是其中的一种关键技术。本领域公知的是，在微小的器件纳米尺寸里，以特定的空间分布注入有限个数的离子，才能形成器件的合理特性。而注入少量离子，甚至几个离子是无法用单纯的场发射技术来实现的，因此需要考虑每次只注入几个甚至是单个离子的单离子注入技术。然而实现单离子注入还是很困难，如何改进单离子注入技术也已经成为迫切的技术需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子注入装置，用于解决少量离子甚至是单个离子的注入问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种离子注入装置，用于将离子注入样品中，包括：

离子源，其用于产生并发射离子束；以及第一电极装置，其设置在所述离子源到所述样品的路径上，用于产生沿所述离子源的中轴线方向分布的锥形电场，并使所述离子束中不沿离子源的中轴线方向运动的离子在该锥形电场的作用下沿垂直于所述中轴线的方向偏转而不注入所述样品。

优选地，所述第一电极装置包括：带有小孔的上电极板，其设置在所述离子源到所述样品的路径上，并靠近所述离子源；带有小孔的下电极板，其设置在所述离子源到所述样品的路径上，并靠近所述样品；以及第一偏压电源，其用于向所述上电极板及所述下电极板供电，以使所述上电极板与所述下电极板间形成沿所述离子源的中轴线方向分布的锥形电场；其中，所述上电极板与所述下电极板尺寸不相同，且所述上电极板与所述下电极板上的小孔的中心均在所述离子源的中轴线上，所述离子源发射的离子束经所述上电极板上的小孔进入所述锥形电场，沿离子源的中轴线方向运动的离子经下电极板上的小孔离开所述锥形电场。

优选地，所述上电极板与所述下电极板为互相平行的平面电极板。

优选地，所述上电极板与所述下电极板为曲面电极板。

优选地，所述上电极板与所述下电极板为环形电极圈。

优选地，所述上电极板与所述下电极板互相平行，且所述上电极板为平面电极板，所述下电极板为针尖中心带小孔的悬臂梁。

优选地，所述第一电极装置包括：带有针尖小孔的第一悬臂梁，且该第一悬臂梁的上下表面均镀有环形电极；以及第一偏压电源，其用于向第一悬臂梁的上下表面供电，以使第一悬臂梁的上下表面间形成沿所述离子源的中轴线方向的锥形电场；其中，所述针尖小孔的中心在所述离子源的中轴线上，所述离子源发射的离子束经针尖小孔的上端进入所述锥形电场，沿离子源的中轴线方向运动的离子经针尖小孔的下端离开所述锥形电场。

优选地，所述离子注入装置还包括：第二电极装置，其设置在所述第一电极装置的下游，用于产生辅助离子偏转的电场，该电场被施加时，沿中轴线方向进入第二电极装置的离子发生偏转而不注入所述样品，而该电场不被施加时，沿中轴线方向进入第二电极装置的离子穿过第二电极装置并注入到所述样品。

优选地，所述第二电极装置包括：电极对，其设置在所述第一电极装置的下游，用于产生辅助离子偏转的电场；第二偏压电源，其于向所述电极对供电，以使所述电极对之间形成所述辅助离子偏转的电场；以及带有小孔的阻挡部，其设置在所述辅助离子偏转的电场的下端，并靠近所述样品，且该阻挡部上的小孔的中心位于所述离子源的中轴线上。

优选地，所述第二电极装置包括：针尖带小孔的第二悬臂梁，且针尖上的小孔的中心位于所述离子源的中轴线上；以及第二偏压电源，其用于为所述第二悬臂梁供电，以使第二悬臂梁的针尖的上下两个顶端之间形成辅助离子偏转的电场。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过锥形电场进行离子束稀释，大大减少了通过相应小孔的离子数目，增加了实现少数离子甚至是单离子通过小孔的可能性，与此同时也对离子束作了准直。此外，还在锥形电场的下游设计了离子闸门，利用产生的辅助离子偏转的电场及阻挡部使一个或者数个离子通过，并阻断后来离子的通过，进一步实现了少量离子甚至单离子的注入。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中离子源发射离子束的出射路径示意图；

图2是本发明的实施例一中离子注入装置的结构示意图；