[发明专利]一种直热式固体金属离子源

说明书

本发明公开了一种直热式固体金属离子源，包括离子源弧室、灯丝部件和含铝部件，灯丝部件包括灯丝端面、螺旋侧面和导电部，灯丝端面由单根灯丝径向盘旋形成，螺旋侧面由单根灯丝轴向螺旋形成，导电部与灯丝端面和螺旋侧面连接，含铝部件包括相互连接的第一环体和第二环体，离子源弧室一端具有安装孔，第二环体装于安装孔内，第一环体伸入离子源弧室内，灯丝端面和螺旋侧面设于第一环体内，导电部穿出第二环体位于离子源弧室外。本发明简化了离子源本身和其外围配电的结果，提高了离子源运行的可靠性，同时Al离子源的寿命有较大程度的提升。

技术领域

本发明涉及离子注入机，尤其涉及一种直热式固体金属离子源。

背景技术

SiC(碳化硅)电力电子器件是在N型SiC衬底上进行P型掺杂，掺杂的元素可以是B或者Al。根据研究表明，P型掺杂的元素选择Al要比B的效果好。离子注入是唯一可控性高的掺杂手段，目前Al离子注入普遍采用溅射Al离子源的离子注入机。该离子注入机的溅射Al离子源是一种在离子源内放置含铝的固体、依靠离子的溅射Al并使其电离成Al+的固体离子源，而一般的半导体生产线用的离子源都是在离子源内通入工艺气体使其电离的气体离子源，两者在原理和结构上有较大差异，固体离子源在使用寿命和稳定性方面都与气体离子源有较大差距。现有的气体离子源不能产生Al离子，不能用于SiC功率器件芯片的制造。现有的固体离子源是一种间热式的离子源，在使用中容易发生短路故障，且离子源寿命较短，现有的固体离子源已经成为Al离子注入机运行中的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简化了离子源本身和其外围配电的结构，提高了离子源运行的可靠性，同时Al离子源的寿命有较大程度的提升的直热式固体金属离子源。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种直热式固体金属离子源，包括离子源弧室、灯丝部件和含铝部件，所述灯丝部件包括灯丝端面、螺旋侧面和导电部，所述灯丝端面由单根灯丝径向盘旋形成，所述螺旋侧面由单根灯丝轴向螺旋形成，所述导电部与灯丝端面和螺旋侧面连接，所述含铝部件包括相互连接的第一环体和第二环体，所述离子源弧室一端具有安装孔，所述第二环体装于安装孔内，所述第一环体伸入离子源弧室内，所述灯丝端面和螺旋侧面设于第一环体内，所述导电部穿出第二环体位于离子源弧室外。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述灯丝端面和螺旋侧面由同一根灯丝螺旋形成，所述灯丝的两端向远离灯丝端面一端平行延伸，并构成所述导电部。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述离子源弧室由钼材料制作而成。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述离子源弧室由弧室引出顶板、弧室底板、两个弧室端板和两个弧室侧板构成，所述安装孔设于其中一个弧室端板上。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述弧室端板内侧设有两个卡槽，外侧设有两个定位槽，所述弧室侧板两端卡于卡槽内，所述弧室引出顶板两端的内侧分别设有两个圆柱销，所述弧室底板两端对应设有两个圆柱销，各圆柱销卡于各定位槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述弧室引出顶板的四角分别设有拉紧槽。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述弧室引出顶板上设有离子引出孔，所述弧室底板上设有离子源进气孔；另一个弧室端板上设有离子源的反射极安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一环体的直径大于第二环体的直径。

与现有技术相比，本发明的优点在于：