[发明专利]离子源器件和方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于电操作粒子的器件和方法，并且更特别地涉及用于产生离子的器件和方法。

背景技术

离子源是用于产生带电粒子、或离子的器件。离子在科学和工业方面都具有多种应用。离子源可以例如与各种分光计、粒子加速器、或离子注入器联合使用。半导体掺杂尤其是离子源的重要应用，掺杂后的半导体形成现代电子学的基础。

传统离子源趋向于有限的寿命。基于所使用的等离子体（plasma），传统离子源的有效寿命能够是大约40小时。

发明内容

在第一实现方式中，离子源包括定义用于离子化的内部空腔（cavity）的腔室（chamber），在内部空腔的第一端的电子束源，用于将可离子化的气体引入腔室的入口，以及用于从腔室中提取离子的弧形裂隙（arc slit）。所述腔室包括导电陶瓷。

可以包括下述特征的一个或多个。所述腔室可以至少部分被第二材料所包裹（envelope）。所述第二材料可以包括石墨。所述导电陶瓷可以包括六硼化物物质。所述导电陶瓷可以是六硼化镧（LaB₆）、六硼化钙（CaB₆）、六硼化铈（CeB₆）、和/或六硼化铕（EuB₆）。所述腔室可以进一步包括第二六硼化物物质。所述第二六硼化物物质可以是例如六硼化钙（CaB₆）、六硼化铈（CeB₆）、和/或六硼化铕（EuB₆）。所述电子束源可以是产生电子的具有钨（W）、钼（Mo）和/或钽（Ta）的阴极。

在另一个实现方式中，一种用于对半导体进行掺杂的方法包括在离子源的腔室内对气体进行离子化，将目标半导体材料放置在注入目标区中，用离子源产生离子流，将离子流对准目标半导体材料，并且用来自离子流的离子注入目标半导体。所述腔室包括导电陶瓷。

可以包括下述特征的一个或多个。所述离子源可以包括由腔室所定义的用于离子化的内部空腔，在所述内部空腔的第一端的电子束源，用于将可离子化的气体引入腔室的入口，用于从腔室中提取离子的弧形裂隙。所述离子流可以被产生以使其相对无重金属。所述导电陶瓷可以包括六硼化物物质。所述导电陶瓷可以是六硼化镧（LaB₆）、六硼化钙（CaB₆）、六硼化铈（CeB₆）、和/或六硼化铕（EuB₆）。所述导电陶瓷可以是六硼化镧（LaB₆）。腔室中的六硼化镧（LaB₆）可以放大离子流。所述气体可以是卤素气体。所述卤素气体可以是四氟化锗（GeF₄）。

在又另一个实现方式中，用于产生离子的方法包括使离子源通电（energize），将包括氟（F）的气体通过入口引入腔室，并且从弧形裂隙中提取离子。所述离子源包括定义用于离子化的内部空腔的腔室，在所述内部空腔的第一端的电子束源，用于将可离子化的气体引入腔室的入口，用于将可离子化的气体引入腔室的入口，以及用于从腔室中提取离子的弧形裂隙。所述腔室包括导电陶瓷。

可以包括下述特征的一个或多个。所述气体可以是四氟化锗（GeF₄）。所述腔室可以至少部分被第二材料所包裹。所述第二材料可以包括石墨。所述导电陶瓷可以包括六硼化物物质。所述导电陶瓷可以是六硼化镧（LaB₆）、六硼化钙（CaB₆）、六硼化铈（CeB₆）、和/或六硼化铕（EuB₆）。所述导电陶瓷可以是六硼化镧（LaB₆）。所述腔室可以进一步包括第二六硼化物物质。所述第二六硼化物物质可以是例如六硼化钙（CaB₆）、六硼化铈（CeB₆）、和/或六硼化铕（EuB₆）。所述电子束源可以是产生电子的具有钨（W）、钼（Mo）和/或钽（Ta）的阴极。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述和其他优势和特征，本发明的更特别的描述将参考在附加的附图中说明的特定的实施例来呈现。应该认识到这些附图只描述了本发明的典型实施例并因此不被认为是限制本发明的范围。将通过使用如下附图来尤其特别且详细地对本发明进行描述和解释，其中：

图1A示出了一种离子源并且图1B示出了图1A的阴极的详细视图；

图2示出了根据本公开的方面的离子源；

图3描述了根据本公开的方面用于产生诸如用于离子注入的离子的方法；