本实用新型专利技术涉及电子器件领域，公开了一种离子注入装置，包括：离子源，其用于产生并发射离子束；以及第一电极装置，其设置在离子源到样品的路径上，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样品。此外，还在所述第一电极装置的下游设置有第二电极装置，用于产生辅助离子偏转的电场，该电场被施加时，沿中轴线方向的离子发生偏转而不注入样品，而该电场不被施加时，沿中轴线方向的离子穿过第二电极装置并注入到样品。本实用新型专利技术通过锥形电场进行离子束稀释，通过横向电场形成离子闸门，以实现少量离子甚至单离子的注入。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电子器件领域，具体地，涉及一种离子注入装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术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，本技术的有益效果是:本技术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。本技术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技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中:图1是本技术中离子源发射离子束的出射路径示意图；图2是本技术的实施例一中离子注入装置的结构示意图；图3是本技术的实施例二中离子注入装置的结构示意图；图4是本技术的实施例三中离子注入装置的结构示意图；图5是本技术的实施例四中离子注入装置的结构示意图；图6是本技术的实施例四中环形电极圈的俯视图；图7是本技术的实施例五中离子注入装置的结构示意图；图8是本技术的实施例六中离子注入装置的结构示意图；图9是本技术的实施例六中悬臂梁的俯视图；图10是本技术的实施例六中悬臂梁的仰视图；图11是本技术的实施例七中离子注入装置的结构示意图；图12是本技术的实施例八中离子注入装置的结构示意图。附图标记说明1、离子源，2、离子束，3、中轴线，4、样品，5、第一电极装置，6、锥形电场，7、离子偏转路径，8、样品台，9、真空腔体，10、第二电极装置；501、上电极板，502、下电极板，503、第一偏压电源，504、第一悬臂梁；5041、针尖根部，5042、针尖小孔，5043、悬臂梁顶端环形电极，5044、针尖顶端环形电极，5045、电极引线；101、电极对，102、第二偏压电源，103、阻挡部、104、第二悬臂梁。【具体实施方式】以下结合附图对本技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指相应轮廓的上、下、左、右，“内、外”是指相应轮廓的内和外，“远、近”是指相应轮廓的远和近。—般情况下，离子源发射出的离子个数是巨大的，不利于实现少量离子甚至是单个离子的注入。因此，需要考虑如何从离子源发射出的离子中选取非常少量的离子。—般的离子束发射出来后并非是平行的，如图1所示，从离子源I发射出的离子束2并非全部沿着离子源的中轴线3 (以下所述的中轴线均指离子源的中轴线)出射，而是有一定的发散角度和直径。具体地，出射的离子束的直径可由离子源出口的大小调控，由于出射的离子束是有一定直径的，则离子束的方向也一定会有不同，即离子束存在一定程度的发散。据此，可考虑使从离子源发射出来离子束沿中轴线的方向飞入一个沿中轴线方向的锥形电场，在该锥形电场中只有沿中轴线运动的离子将不受到锥形电场的横向分量的作用。对于不是沿中轴线运动的离子，如运动方向偏离中轴线一定角度的离子，或与中轴线平行但偏离中轴线中心的离子，将受锥形电场的横向分量作用沿垂直于轴线方向偏转。因此，考虑到锥形电场对离子的影响，本技术给出了以下的实施例，以实现少量离子甚至是单个离子的注入。实施例一当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子注入装置，用于将离子注入样品中，其特征在于，包括：离子源(1)，其用于产生并发射离子束(2)；以及第一电极装置(5)，其设置在所述离子源(1)到所述样品(4)的路径上，用于产生沿所述离子源的中轴线(3)方向分布的锥形电场(6)，并使所述离子束(2)中不沿离子源的中轴线(3)方向运动的离子在该锥形电场(6)的作用下沿垂直于所述中轴线(3)的方向偏转而不注入所述样品(4)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周向前，瞿鑫，
申请(专利权)人：周向前，
类型：新型
国别省市：北京;11
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