專利名稱：能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在離子注入機設(shè)備中的離子源裝置，特別是指一種能引出高束流
金屬離子的冷陰極潘寧離子源。
背景技術(shù)：
離子注入技術(shù)是集成電路、半導(dǎo)體器件、材料改性等研究和生產(chǎn)中不可缺少的一 種成熟工藝技術(shù)，離子源又是離子注入機中引出可用離子的重要部分，其中冷陰極潘寧離 子源在離子注入機上使用的離子源中具有結(jié)構(gòu)簡單、占用一種電源、調(diào)節(jié)束流方便、工作可 靠等優(yōu)點，因此被廣泛地應(yīng)用在離子注入等領(lǐng)域，但這種離子源僅適用于氣態(tài)物質(zhì)，不能引 出固態(tài)金屬離子。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明的目的在于，提供一種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，以引
出更高束流的固態(tài)金屬離子。
( 二 )技術(shù)方案 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子 源，該潘寧離子源包括 —圓桶形水套ll，其同一側(cè)面具有一進水口 131和一出水口 132，進水口 131和出
水口 132均與圓桶形水套11內(nèi)的空間相通，空間中充滿水，用于冷卻； —永久磁鐵圓柱體12，置于圓桶形水套11內(nèi)并與圓桶形水套11同軸； —軟鐵圓柱體13，置于圓桶形水套11內(nèi)永久磁鐵12的前端，與永久磁鐵圓柱體
12緊鄰，且與圓桶形水套11同軸； —上陰極14，該上陰極為圓柱體，置于圓桶形水套11的外端，與圓桶形水套11焊 接； —陽極21，該陽極21的形狀如短圓管，置于水套11的外端，與圓柱體上陰極14有 一預(yù)定距離，且與圓桶形水套同軸； —下陰極31，置于圓柱體狀上陰極14的對面，與圓柱體狀上陰極14有一預(yù)定距 離，且與圓桶形水套11同軸；以及 —引出電極33，該引出電極33形如圓形漏斗，與下陰極31同軸，置于下陰極31的 另一端，并與下陰極31有一預(yù)定距離。 上述方案中，所述軟鐵圓柱體13是一個永久磁鐵，其與永久磁鐵圓柱體12直徑相 同。 上述方案中，所述下陰極31是一帶有圓孔32的圓片，圓片的厚度為2毫米，圓孔 32的直徑為2毫米，且該圓片采用的材料是與引出的金屬離子相同的金屬材料。
(三)有益效果
3
本發(fā)明提供的這種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，在引出氣態(tài)物質(zhì) 的同時，還可以引出高束流的金屬離子。這種改進的離子源的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方 便。


圖1是本發(fā)明提供的能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中帶有圓孔的圓引出片下陰極側(cè)視圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。 本發(fā)明提供了一種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，該潘寧離子源的 上陰極是一圓柱體，下陰極是一個帶有圓孔的圓片，其制造材料是與引出金屬離子同種的 金屬材料。 如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源的 結(jié)構(gòu)示意圖，該離子源包括 —圓桶形水套ll，其同一側(cè)面具有一進水口 131和一出水口 132，進水口 131和出
水口 132均與圓桶形水套11內(nèi)的空間相通，空間中充滿水，用于冷卻； —永久磁鐵圓柱體12，置于圓桶形水套11內(nèi)并與圓桶形水套11同軸； —軟鐵圓柱體13，置于圓桶形水套11內(nèi)永久磁鐵12的前端，與永久磁鐵圓柱體
12緊鄰，且與圓桶形水套11同軸； —上陰極14，該上陰極為圓柱體，置于圓桶形水套11的外端，與圓桶形水套11焊 接； —陽極21，該陽極21的形狀如短圓管，置于水套11的外端，與圓柱體上陰極14有 一預(yù)定距離，且與圓桶形水套同軸； —下陰極31，置于圓柱體狀上陰極14的對面，與圓柱體狀上陰極14有一預(yù)定距 離，且與圓桶形水套11同軸；以及 —引出電極33，該引出電極33形如圓形漏斗，與下陰極31同軸，置于下陰極31的 另一端，并與下陰極31有一預(yù)定距離。 其中，所述軟鐵圓柱體13是一個永久磁鐵，其與永久磁鐵圓柱體12直徑相同。所 述下陰極31是一帶有圓孔32的圓片，圓片的厚度為2毫米，圓孔32的直徑為2毫米，且該 圓片采用的材料是與引出的金屬離子相同的金屬材料。 請參閱圖2，圖2是圖l中帶有圓孔的圓引出片下陰極側(cè)視圖。關(guān)鍵是加工制作一 種帶有小孔的圓片31，小孔的直徑為2毫米左右，厚度為2毫米左右，所述加工包括如下步 驟 步驟1 :取一圓片31 ; 步驟2 :在圓片中心位置鉆一直徑為2毫米的圓孔32 ; 其中所述的帶有圓孔的圓片的材料是與引出金屬離子同種的金屬材料。 實施例
由于下陰極不冷卻，因此在同樣的功率下，下陰極比上陰極的熱度要高，因此也容易濺射和揮發(fā)出所需的原子并電離而產(chǎn)生比上陰極更多的離子。 100(TC以上的高熔點物質(zhì)固定在上陰極上，電離引出的束流一般都比較小，如果把待注入元素做成下陰極，束流強度一般都有較大的提高，比如，鉺離子在上陰極時只有2 P A左右的束流，我們把這些物質(zhì)做成如圖2所示的下陰極，鉺離子束流可達10 A左右，鈹離子在上陰極時只有1 P A左右的束流，如用下陰極，鈹離子的束流最大可達3 A以上。本發(fā)明使離子源能引出束流更高的金屬離子。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，該潘寧離子源包括一圓桶形水套(11)，其同一側(cè)面具有一進水口(131)和一出水口(132)，進水口(131)和出水口(132)均與圓桶形水套(11)內(nèi)的空間相通，空間中充滿水，用于冷卻；一永久磁鐵圓柱體(12)，置于圓桶形水套(11)內(nèi)并與圓桶形水套(11)同軸；一軟鐵圓柱體(13)，置于圓桶形水套(11)內(nèi)永久磁鐵(12)的前端，與永久磁鐵圓柱體(12)緊鄰，且與圓桶形水套(11)同軸；一上陰極(14)，該上陰極為圓柱體，置于圓桶形水套(11)的外端，與圓桶形水套(11)焊接；一陽極(21)，該陽極(21)的形狀如短圓管，置于水套(11)的外端，與圓柱體上陰極(14)有一預(yù)定距離，且與圓桶形水套同軸；一下陰極(31)，置于圓柱體狀上陰極(14)的對面，與圓柱體狀上陰極(14)有一預(yù)定距離，且與圓桶形水套(11)同軸；以及一引出電極(33)，該引出電極(33)形如圓形漏斗，與下陰極(31)同軸，置于下陰極(31)的另一端，并與下陰極(31)有一預(yù)定距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于， 所述軟鐵圓柱體(13)是一個永久磁鐵，其與永久磁鐵圓柱體(12)直徑相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于， 所述下陰極(31)是一帶有圓孔(32)的圓片，圓片的厚度為2毫米，圓孔(32)的直徑為2 毫米，且該圓片采用的材料是與引出的金屬離子相同的金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能引出高束流金屬離子的冷陰極潘寧離子源，該潘寧離子源的上陰極是一圓柱體，下陰極是一個帶有圓孔的圓片，其制造材料是與引出金屬離子同種的金屬材料。這不僅可使離子源引出高熔點金屬離子，還可以引出高束流的金屬離子。這種改進的離子源的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
文檔編號H01J37/08GK101728200SQ200910242350
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者徐嘉東, 李建明 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所