一种离子注入或注入且沉积系统技术方案

本发明专利技术公开一种离子注入或注入且沉积系统，包括：注入或注入且沉积工作室，其内部在处理工件时处于真空状态；阴极靶台，将待处理的工件支撑于所述注入或注入且沉积工作室内；粒子馈送源，用于给所述注入或注入且沉积工作室供应粒子；粒子馈送管道，与粒子馈送源连接，用于将粒子送向所述注入或注入且沉积工作室；等离子体增强放电装置，其为内壁与电子碰撞能发出二次电子的绝缘管，一端连接所述粒子馈送管道，另一端连接所述注入或注入且沉积工作室，使粒子能通过该绝缘管从所述粒子馈送管道进入所述注入或注入且沉积工作室。本发明专利技术可以有效提高粒子离化率，提高注入或注入且沉积的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种离子注入或注入且沉积系统
本专利技术涉及离子注入或注入且沉积系统。
技术介绍
目前离子注入或注入且沉积技术已在金属材料表面改性、生物高分子材料表面改性以及集成电路制备等众多领域得到了广泛的应用。离子注入在半导体上的应用主要在绝缘体上的硅(SilicononInsulator，SOI)材料的制备和沟槽掺杂方面。目前使用比较广泛且比较有发展前途的SOI制备技术主要有注氧隔离SIMOX(SeparationbyImplantedOxygen)技术和SmartCut技术等。SIMOX技术是在高温条件下，将高剂量氧离子注入到单晶硅中形成隔离层，在超高温退火条件下形成顶层硅、石英埋层、体硅三层结构的新型半导体材料。智能剥离技术是利用氢离子注入到硅片中，形成具有气泡层的注氢片，与支撑硅片键合(两个硅片中至少有一片的表面带有热氧化的SiO2覆盖层)，经适当的热处理使注氢片从气泡层处完整裂开，形成SOI结构。但是这两种方式都需要昂贵的专用离子注入机，成本较高，并且均匀性难以控制。全方位离子注入技术是一种低成本且设备简易的离子注入技术，是在工件上施加一个脉冲偏压，在工件周围形成正离子鞘层，鞘层中的离子在鞘层电场作用下从各个方向同时注入到工件表面。为了保证复杂形状工件的注入均匀性，国内外学者提出了“保形”或“共形”离子注入技术，即通过控制注入时离子鞘层的形状，使之与工件形状相似，使工件周围的电场与工件表面垂直，从而使鞘层中的粒子可以垂直、均匀的注入到工件上。提高注入或注入且沉积的粒子的离化率是“保形”或“共形”离子注入技术的一个重要手段。但是对难离化的粒子进行离子注入时，由于粒子的离化率低，工件表面的离子鞘层的厚度变大，在非圆球形的工件，其表面的鞘层曲率可能普遍小于工件本身的曲率，使得在孔隙、狭缝、棱角、边缘等地方的注入剂量不均匀，导致粒子的注入质量并不理想，从而严重限制了全方位离子注入技术的应用。
技术实现思路
本专利技术之目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种离子注入或注入且沉积系统，以提高离子注入的注入剂量、注入均匀性、以及注入或注入且沉积效率。为实现上述目的，本专利技术提供一种离子注入或注入且沉积系统，包括：注入或注入且沉积工作室，该注入或注入且沉积工作室的内部在处理工件时处于真空状态；阴极靶台，将待处理的工件支撑于所述注入或注入且沉积工作室内；粒子馈送源，用于给所述注入或注入且沉积工作室供应粒子；粒子馈送管道，与所述粒子馈送源连接，用于将粒子送向所述注入或注入且沉积工作室；等离子体增强放电装置，该等离子体增强放电装置为内壁与电子碰撞能发出二次电子的绝缘管，该绝缘管一端连接所述粒子馈送管道，另一端连接所述注入或注入且沉积工作室，使粒子能通过该绝缘管从所述粒子馈送管道进入所述注入或注入且沉积工作室。作为优选方式，所述绝缘管为直管、弯管或异型管。作为优选方式，所述绝缘管的内壁轮廓为圆形、椭圆形或多边形。作为优选方式，所述绝缘管的内壁轮廓的横向尺寸的范围是0.5mm～20mm。作为优选方式，所述绝缘管的长度范围是0.5cm～500cm。作为优选方式，所述等离子体增强放电装置的材料为氧化铝陶瓷或石英玻璃。作为优选方式，所述粒子馈送源用于提供气体粒子，包括气瓶以及流量控制装置。作为进一步的优选方式，所述离子注入或注入且沉积系统还包括真空室，该真空室容纳所述注入或注入且沉积工作室和所述等离子体增强放电装置，并具有与所述粒子馈送管道的外表面密封地连接的开口。作为优选方式，所述粒子馈送源用于提供气态或汽态粒子，气态或汽态粒子可由馈送源中的固态或液态粒子蒸发或升华得到，包括：气瓶和安装于该气瓶口处的流量控制装置；加热腔体，该加热腔体具有安装于该加热腔体上的加热装置、加热腔体外屏蔽装置、流量控制装置和加热装置阀门，并且，该加热腔体的出口与所述粒子馈送管道连接，该加热腔体的入口通过气体传输管道与所述气瓶的流量控制装置连接；并且，所述粒子馈送管道的至少一部分的外表面围绕有绝热装置，以给所述粒子馈送管道保温。作为进一步的优选方式，所述离入或注入且沉积系统还包括真空室，该真空室容纳所述注入或注入且沉积工作室和所述等离子体增强放电装置，并具有与所述绝热装置的一端密封地连接的开口。在本专利技术离子注入或注入且沉积系统中，在聚焦电场作用下，一方面在保持较高粒子密度的等离子体增强放电装置内，电子与注入用的粒子碰撞频率升高，电子与注入用的粒子发生碰撞产生强的辉光放电，注入用的粒子的离化率得到提高。另一方面在等离子体增强放电装置内，电子与等离子体增强放电装置内壁碰撞产生二次电子，使等离子体增强放电装置内的电子增多，电子与注入用的粒子发生碰撞的频率进一步升高，使得注入用的粒子的离化率得到显著提高，离化的粒子通过鞘层被加速，注入到待处理工件上，完成材料表面改性。本专利技术特点是方法简单，只需要增设等离子体增强放电装置和外加电源，不需要额外的离子源，成本低。并且，等离子体增强放电装置的使用可以显著提高注入用的粒子的离化率，提高离子注入的注入剂量、注入均匀性以及注入或注入且沉积的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅用于解释本专利技术的构思。图1是本专利技术的离子注入或注入且沉积系统所用粒子是由固态或液体依靠蒸发或升华得到时的结构示意图。图2是本专利技术的离子注入或注入且沉积系统所用粒子是气体时的结构示意图。图3是本专利技术的离子注入或注入且沉积系统所用粒子是由固态或液体依靠蒸发或升华得到时的结构示意图，其具有真空室。图4是本专利技术的离子注入或注入且沉积系统所用粒子是气体时的结构示意图，其具有真空室。图5是分别选氧化铝陶瓷直管和石英玻璃直管作为等离子体增强放电装置，单晶硅表面离子注入氢离子的注入电流示意图。图6是分别选氧化铝陶瓷直管和石英玻璃直管作为等离子体增强放电装置，单晶硅表面离子注入氧离子的注入电流示意图。附图标记汇总：1、气体钢瓶2、流量控制装置3、气体传输管道4、加热腔体5、加热装置6、加热腔体外屏蔽罩7、加热装置阀门8、流量控制装置9、粒子馈送管道绝热装置10、粒子馈送管道11、等离子体增强放电装置12、注入或注入且沉积工作室13、阴极靶台14、工作台支架15、绝缘陶瓷16、排气口17、等离子体增强放电装置出口18、点状阳极19、真空室20、法兰盘具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的一种离子注入或注入且沉积系统和提高粒子离化率的方法的实施例。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本专利技术实施方式及本专利技术范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。本说明书的附图为示意图，辅助说明本专利技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本专利技术实施例的各部分的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同或相似的参考标记用于表示相同或相似的部分。图1是本专利技术的离子注入或注入且沉积系统所用粒子是固态或液体时的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入或注入且沉积系统，包括：注入或注入且沉积工作室，该注入或注入且沉积工作室的内部在处理工件时处于真空状态；阴极靶台，将待处理的工件支撑于所述注入或注入且沉积工作室内；粒子馈送源，用于给所述注入或注入且沉积工作室供应粒子；粒子馈送管道，与所述粒子馈送源连接，用于将粒子送向所述注入或注入且沉积工作室；等离子体增强放电装置，该等离子体增强放电装置为内壁与电子碰撞能发出二次电子的绝缘管，该绝缘管一端连接所述粒子馈送管道，另一端连接所述注入或注入且沉积工作室，使粒子能通过该绝缘管从所述粒子馈送管道进入所述注入或注入且沉积工作室。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入或注入且沉积系统，包括：注入或注入且沉积工作室，该注入或注入且沉积工作室的内部在处理工件时处于真空状态；阴极靶台，将待处理的工件支撑于所述注入或注入且沉积工作室内；粒子馈送源，用于给所述注入或注入且沉积工作室供应粒子；粒子馈送管道，与所述粒子馈送源连接，用于将粒子送向所述注入或注入且沉积工作室；等离子体增强放电装置，该等离子体增强放电装置为内壁与电子碰撞能发出二次电子的绝缘管，该绝缘管一端连接所述粒子馈送管道，另一端连接所述注入或注入且沉积工作室，使粒子能通过该绝缘管从所述粒子馈送管道进入所述注入或注入且沉积工作室。2.如权利要求1所述的离子注入或注入且沉积系统，其中，所述绝缘管为直管、弯管或异型管。3.如权利要求1所述的离子注入或注入且沉积系统，其中，所述绝缘管的内壁轮廓为圆形、椭圆形或多边形。4.如权利要求1所述的离子注入或注入且沉积系统，其中，所述绝缘管的内壁轮廓的横向尺寸的范围是0.5mm～20mm。5.如权利要求1所述的离子注入或注入且沉积系统，其中，所述绝缘管的长度范围是0.5cm～500cm。6.如权利要求1-5中任一项所述的离子注入或注入且沉积系统，其中，所述等离子体增强放电利用了二次电子发射，装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刘合，谷佳宾，许亿，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11