[发明专利]一种离子注入样品台

说明书

技术领域

本发明属于离子注入技术领域，具体涉及一种离子注入样品台。

 

背景技术

离子束射到固体材料以后，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，这一现象就叫做离子注入。

离子注入发展于20世纪60年代，是一种代替高温扩散向半导体中引进掺杂剂的方法。随着离子注入设备的发展，离子注入技术在集成电路中发展最快。由于离子注入技术具有很好可控性和重复性，设计者可根据电路或器件参数的要求，设计出理想的杂质分布，并用离子注入技术实现这种分布。随着半导体工艺的进步，尤其当制造65nm以下的半导体器件时，超浅结的工艺成为关键。离子注入工艺以其精确的注入深度和浓度的可控制性，稳定的可重复性显示了在高级半导体器件制造中的重要性。

离子注入可用于n/p型硅的制作，源-漏极的形成和多晶硅栅极的掺杂，CMOS阱的形成，浅结的制备等。对单晶材料的轴沟道和面沟道，由于散射截面小，注入离子可以获得很深的穿透深度，称为沟道效应。为了尽可能避免沟道效应，此时除了用事先生长氧化层或用Si、F等离子预非晶化的方法，还可以转动靶片即倾斜硅片约7^o，使离子束在注入硅片时偏离沟道方向。此外，随着器件特征尺寸的不断缩小，工艺制造进入0.10-0.13μm技术时代，此时短沟道效应的现象最为突出即。100nm器件工艺必须用到大角度离子注入工艺。以防止漏源相通，降低延伸区的结深以及缩短沟道长度，使载流子分布更陡，提高芯片的性能。

离子注入系统精密复杂，其每个部件对于掺杂剂离子起到至关重要的作用。随着离子注入应用的精细程度不断提高，对离子注入工艺提出了更高的要求，离子注入设备也需要不断改进，以满足各个操作步骤更加精确可控。其中，离子注入样品台在更换样品以及倾角注入时，其操作过程的简单方便和精确可控也是非常重要的。本发明之前中国于2013年7月24日公开专利申请《一种制备石墨烯的设备及方法》，专利号为ZL201210157870.0，该申请设计了一种样品架，可以满足样品板的平移和旋转功能，但它是通过对一根暴露于真空室外的金属杆的推拉和旋转实现的，该方法是手动控制，操作粗糙而且不方便。

 

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明所提供了一种离子注入样品台，本发明的样品台可以通过计算机进行远距离控制，实现其平移功能和旋转功能，其平移功能可以满足离子注入过程中快速精确地更换样品的要求，其旋转功能可以实现大角度注入，并且可以精确控制样品的倾斜角度。

本发明所采用的技术方案是：一种离子注入样品台，其特征在于：包括密封板、样品台底座、第一步进电机、样品板支架、第二步进电机、齿轮连接轴、样品板、金属棒、抑制电极和计算机控制系统；

所述的密封板上设置有束流插孔、电压插孔、第一步进电机接线孔和第二步进电机接线孔；

所述的密封板与样品台底座垂直固定连接，所述的第一步进电机固定安装在所述的样品台底座内，且与所述的计算机控制系统相连，其齿轮轴与所述的样品板支架的托盘背面相连，可带动所述的样品板支架左右移动；

所述的金属棒设置在所述的样品板支架内，所述的样品板一端背面的孔洞套住所述的金属棒上、另一端搁置在所述的齿轮连接轴上，其背面连接的导线与所述的束流插孔相连；

所述的第二步进电机固定在所述的样品板支架的托盘上，且与所述的计算机控制系统相连，其齿轮轴用于推动齿轮连接轴的旋转，从而推动所述的样品板旋转； 

所述的抑制电极是由带孔的凹面金属底板组成，且其开口将所述的样品板正面包住，所述的抑制电极通过绝缘柱与所述的样品台底座固定连接，通过导线与所述的电压插孔相连。

作为优选，所述的样品台底座由长方形金属平板、四个小圆柱组成，所述的四个小圆柱成矩形固定在所述的长方形金属平板上，用于支撑所述的样品板支架，并且保证所述的样品板支架平衡。

作为优选，所述的样品板支架由托盘和设置于托盘两侧的梯形绝缘体支架组成，用于支撑所述的样品板。

作为优选，所述的样品板支架的托盘为长方形金属板。

作为优选，所述的齿轮连接轴由带有齿轮的圆形和长方体形绝缘体组成，与所述的样品板绝缘。

作为优选，所述的样品板上有刻痕，样品通过导电胶粘在所述的样品板上，从左至右，依次排列。

作为优选，所述的样品板为长方形金属板。