[发明专利]一种高能离子注入机用的尖端场形负氢离子源装置

说明书

本发明公开一种高能离子注入机用的尖端场形负氢离子源装置，包括防护罩、放电室、灯丝、永久磁铁、等离子体电极、引出电极、绝缘陶瓷和水冷口；灯丝为U型结构，顶部设计有电流接口；灯丝设计有绝缘结构，利用陶瓷支撑与放电室绝缘；放电室接地，顶部设计有进气管道和永磁铁，底部设计有等离子体电极和绝缘防护套；放电室外侧是多组永磁铁，每组磁铁分为六层；永磁铁外侧是设计有水冷结构。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，具体而言，主要涉及高能离子注入机使用的一种尖端场形负氢离子源。

背景技术

半导体制造过程中的一个重要工艺是离子注入。离子注入是指将来自离子源的离子进行聚焦、加速和偏转后照射到目标材料上，进而改变目标材料的化学或物理性质。在半导体制造中，通常例如采用离子注入对目标材料进行掺杂、如N型或P型掺杂。

离子注入机的一个重要组件是离子源，离子源所生成的等离子体的质量和生成速度将直接影响整个工艺的质量和速度。当前的离子源中ECR离子源容易获得较强的离子束，但存在高频电源和微波辐射问题，会对相关分析仪器产生干扰。为解决以上问题，现设计一种尖端场形负氢离子源装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高能离子注入机用的尖端场形负氢离子源装置，所述装置设计的水冷管道，可降低永磁铁和放电室的温度；所述灯丝与放电室之间设有绝缘陶瓷材料，可有效避免灯丝与放电室间发生短路；所述永磁铁的结构设计，可产生尖端形约束磁场；通过束流动力学仿真优化引出电极的结构设计，提高了引出束流的强度，极大地提高了离子的引出效率，降低打火风险；采用可拆卸的结构设计，方便灯丝部件的更换。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高能离子注入机用的尖端场形负氢离子源装置，该装置主要包括：灯丝，进气通道，放电室，永磁铁，水冷通道，等离子体电极，引出电极，绝缘防护套，绝缘陶瓷，顶部永磁铁，绝缘块；所述灯丝为U型结构，顶部设计有电流接口；灯丝设计有绝缘结构，利用绝缘陶瓷支撑在放电室顶部，与放电室绝缘；放电室接地，放电室顶部设计有进气管道和顶部永磁铁，底部设计有等离子体电极和绝缘防护套；放电室外侧设置有多组永磁铁，每组永磁铁分为六层；永磁铁外侧是设计有水冷结构；等离子体下方设计有引出电极和绝缘防护套，等离子体电极与引出电极间设有绝缘块。

进一步的，所述多组永磁铁，每组永磁铁分为六层，其中上面五层实现多峰场，最下面一层形成离子源的过滤场。

进一步的，灯丝上的电流通过外加电源馈入,灯丝通过绝缘陶瓷固定，与放电室绝缘隔离；灯丝材料包括钽、钨。

进一步的，所述等离子体电极引出孔直径为4mm，与引出电极的流入喇叭口结构结合，提高引出束流的强度。

进一步的，通过束流动力学仿真优化等离子体电极和引出电极的结构的距离为8mm，提高离子的引出效率，降低打火风险。

进一步的，所述进气通道入口在靠近灯丝一侧，提高气体利用率，增加等离子体的生成速度。

进一步的，所述水冷通道为一圈不锈钢夹层，设置在放电室外侧多组永磁铁的外围，一端注入一端口流出。

进一步的，引出电极上的高压10～60kV通过外加电源馈入，引出电极通过绝缘防护套固定，引出电极与等离子体电极间通过绝缘块隔离。

进一步的，所述离子源装置的灯丝、引出电极、水冷通道均采用可拆卸的结构设计，方便离子源零部件的清洗和更换。

有益效果：