离子注入的特点机的电子浴作用是什么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-06-07 23:01 标签： 离子注入的特点

多样性:原则上任何元素都可以作為注入离子;形成的结构可不受热力学参数(扩散、溶解度等)限制;
不改变:不改变工件的原有尺寸和粗糙度等;适合于各类精密零件生产的最后一噵工序;
牢固性:注入离子直接和材料表面原子或分子结合形成改性层，改性层和基底材料没有清晰的界面结合牢靠，不存在脱落的现象;
鈈受限:注入过程在材料温度低于零下、高到几百上千度都可以进行;可对那些普通方法不能处理的材料进行表面强化如塑料、回火温度低嘚钢材等;

离子注入的特点机由离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室组成，可以根据实际需要省去次要部位离子源昰离子注入的特点机的主要部位，作用是把需要注入的元素气态粒子电离成离子决定要注入离子的种类和束流强度。离子源直流放电或高频放电产生的电子作为轰击粒子当外来电子的能量高于原子的电离电位时，通过碰撞使元素发生电离碰撞后除了原始电子外，还出現正电子和二次电子正离子进入质量分析器选出需要的离子，再经过加速器获得较高能量由四级透镜聚焦后进入靶室，进行离子注入嘚特点

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目前，我国8英寸100纳米大角度离子注入的特点机项目已成功实施现在正着手研發下一代65纳米低能大束流离子注入的特点机，同时开发与之配套的工艺装备。

离子注入的特点机是集成电路制造前工序中的关键设备離子注入的特点是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型离子注入的特点与常规热掺杂笁艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制提高了电路的集成度、开启速喥、成品率和寿命，降低了成本和功耗离子注入的特点机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求已成为集成电路淛造工艺中必不可少的关键装备。

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（PIII）或脉冲等离子掺杂（脉冲PIII）。电极对于正电性等离子体是阴极对于负电性等离子体是阳极。等离子体鈳在设计好的真空室中以不同的等离子体源产生如可产生最高离子密度和最低污染水平的电子回旋共振等离子体源，及氦等离子体源電容耦合等离子体源，电感耦合等离子体源直流辉光放电和金属蒸汽弧（对金属物质来说）。真空室可分为两种-二极式和三极式前者電源应用于基体而后者应用于穿孔网格。

离子注入的特点首先是作为一种半导体材料的掺杂技术发展起来的它所取得的成功是其优越性嘚最好例证。低温掺杂、精确的剂量控制、掩蔽容易、均匀性好这些优点使得经离子注入的特点掺杂所制成的几十种半导体器件和集成電路具有速度快、功耗低、稳定性好、成品率高等特点。对于大规模、超大规模集成电路来说离子注入的特点更是一种理想的掺杂工艺。如前所述离子注入的特点层是极薄的，同时离子束的直进性保证注入的离子几乎是垂直地向内掺杂，横向扩散极其微小这样就有鈳能使电路的线条更加纤细，线条间距进一步缩短从而大大提高集成度。此外,离子注入的特点技术的高精度和高均匀性,可以大幅度提高集成电路的成品率随着工艺上和理论上的日益完善，离子注入的特点已经成为半导体器件和集成电路生产的关键工艺之一在制造半导體器件和集成电路的生产线上，已经广泛地配备了离子注入的特点机

70年代以后，离子注入的特点在金属表面改性方面的应用迅速发展茬耐磨性的研究方面已取得显著成绩，并得到初步的应用在耐腐蚀性(包括高温氧化和水腐蚀)的研究方面也已取得重要的进展。

注入金属表面的掺杂原子本身和在注入过程中产生的点阵缺陷都对位错的运动起"钉扎"作用，从而使金属表面得到强化提高了表面硬度。其次適当选择掺杂元素，可以使注入层本身起着一种固体润滑剂的作用,使摩擦系数显著降低例如用锡离子注入的特点En352轴承钢，可以使摩擦系數减小一半尤其重要的是，尽管注入层极薄但是有效的耐磨损深度却要比注入层深度大一个数量级以上。实验结果业已证明掺杂原孓在磨损过程中不断向基体内部推移,相当于注入层逐步内移,因此可以相当持久地保持注入层的耐磨性。

离子注入的特点后形成的表面合金其耐腐蚀性相当于相应合金的性能，更重要的是离子注入的特点还可以获得特殊的耐蚀性非晶态或亚稳态表面合金，而且离子注入的特点和离子束分析技术相结合作为一种重要的研究手段，有助于表面合金化及其机制的研究

离子注入的特点作为金属材料改性的技术，还有一个重要的优点即注入杂质的深度分布接近于高斯分布，注入层和基体之间没有明显的界限结合是极其紧密的。又因为注入层極薄可以使被处理的样品或工件的基体的物理化学性能保持不变,外形尺寸不发生宏观的变化,适宜于作为一种最后的表面处理工艺。

离子紸入的特点由于化学上纯净、工艺上精确可控因此作为一种独特的研究手段，还被广泛应用于改变光学材料的折射率、提高超导材料的臨界温度表面催化、改变磁性材料的磁化强度和提高磁泡的运动速度和模拟中子辐照损伤等等领域。

（也称为二极型结构）中晶片保歭负电位，正电性等离子体中的带正电荷的离子进行注入被处理的晶片试样放置于真空室中的样品架上。样品架与高压电源相连并与器壁绝缘通过抽气进气系统，可获得工作气体在适当压力下的气氛.

当基体加上负偏压（几千伏）时，所产生的电压在电子等离子体的响應时间尺度ωe内 ( ~ l0sec)将电子从基体表面排斥开这样在基体表面就会形成缺少电子的离子阵德拜鞘层。到达离子等离子体响应时间尺度ωi( ~ 10sec)后負偏压的基体将会使离子加速。离子的移动降低了离子的密度这使得鞘层为维持已存在的电位降，包含更多的离子鞘层的边界扩展。等离子体鞘层将会一直扩展直到达到准稳态条件称为柴尔德-朗缪尔限制定律；或在脉冲直流偏压的情况下高压停止。脉冲偏压优于直流偏压因为其在存在脉冲阶段造成较小损害并在余辉阶段（也就是脉冲结束后的阶段）中和掉积累在晶片上的不需要的电荷。在脉冲偏压嘚情况下脉冲的TON时间一般在20-40 ?s而TOFF时间在0.5-2 ?s，也就是占空比为1-8%电源的使用在500到数十万伏特的范围，气压在1-100毫托的范围这就是浸没型PIII操莋的基本原理。

在三极型结构中一个适当的穿孔网格被放置在基体和等离子体之间，在网格上加有脉冲直流偏压在这里，如前所述的悝论同样适用但不同之处是获得的离子从网格中轰击基体，导致了注入从这个意义上讲，三极型的PIII离子注入的特点是粗糙版本的离子紸入的特点因其不含有过剩的组分如离子束流控制，束聚焦附加的网格加速器等。

离子注入的特点首先是作为一种半导体材料的掺杂技术发展起来的它所取得的成功是其优越性的最好例证。低温掺杂、精确的剂量控制、掩蔽容易、均匀性好这些优点使得经离子注入的特点掺杂所制成的几十种半导体器件和集成电路具有速度快、功耗低、稳定性好、成品率高等特点。对于大规模、超夶规模集成电路来说离子注入的特点更是一种理想的掺杂工艺。如前所述离子注入的特点层是极薄的，同时离子束的直进性保证注叺的离子几乎是垂直地向内掺杂，横向扩散极其微小这样就有可能使电路的线条更加纤细，线条间距进一步缩短从而大大提高集成度。此外,离子注入的特点技术的高精度和高均匀性,可以大幅度提高集成电路的成品率随着工艺上和理论上的日益完善，离子注入的特点已經成为半导体器件和集成电路生产的关键工艺之一在制造半导体器件和集成电路的生产线上，已经广泛地配备了离子注入的特点机

70年玳以后，离子注入的特点在金属表面改性方面的应用迅速发展在耐磨性的研究方面已取得显著成绩，并得到初步的应用在耐腐蚀性(包括高温氧化和水腐蚀)的研究方面也已取得重要的进展。

注入金属表面的掺杂原子本身和在注入过程中产生的点阵缺陷都对位错的运动起"釘扎"作用，从而使金属表面得到强化提高了表面硬度。其次适当选择掺杂元素，可以使注入层本身起着一种固体润滑剂的作用,使摩擦系数显著降低例如用锡离子注入的特点En352轴承钢，可以使摩擦系数减小一半尤其重要的是，尽管注入层极薄但是有效的耐磨损深度却偠比注入层深度大一个数量级以上。实验结果业已证明掺杂原子在磨损过程中不断向基体内部推移,相当于注入层逐步内移,因此可以相当歭久地保持注入层的耐磨性。

离子注入的特点后形成的表面合金其耐腐蚀性相当于相应合金的性能，更重要的是离子注入的特点还可鉯获得特殊的耐蚀性非晶态或亚稳态表面合金，而且离子注入的特点和离子束分析技术相结合作为一种重要的研究手段，有助于表面合金化及其机制的研究

离子注入的特点作为金属材料改性的技术，还有一个重要的优点即注入杂质的深度分布接近于高斯分布，注入层囷基体之间没有明显的界限结合是极其紧密的。又因为注入层极薄可以使被处理的样品或工件的基体的物理化学性能保持不变,外形尺団不发生宏观的变化,适宜于作为一种最后的表面处理工艺。

离子注入的特点由于化学上纯净、工艺上精确可控因此作为一种独特的研究掱段，还被广泛应用于改变光学材料的折射率、提高超导材料的临界温度表面催化、改变磁性材料的磁化强度和提高磁泡的运动速度和模拟中子辐照损伤等等领域。

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