离子注入设备和方法

离子注入设备和方法

       最简单的离子注入机（图2）应包括一个产生离子的离子源和放置待处理物件的靶室。当前主要有以下几种类型的注入机：

1. 质量分析注入机，能注入任何元素。它有如下优点：
    a. 能产生任何元素的离子。
    b. 能产生纯的单能离子束，对目的明确的开发研究特别有利。
    c. 能很准确地确定处理参数。
    d. 靶室压强低，可限制污染。
    e. 离子束能量变化范围很宽。
缺点是：
     a. 束流一般较小。
     b. 机器昂贵且复杂，需专门人员操作和维修。
     c. 处理复杂形状时，要求样品翻转。
2. 氮注入机，只能产生气体束流（几乎只出氮)。主要用于工具的注入。其优点如下：
   a.操作维修简单。
   b.束流高。
   c.可以制成巨型的机器。
缺点是：
      a.束流均匀性一般较差（但通常可满足工具的处理）。
    b.离子束组分的相对分量不稳定，且其能量和剂量也不能确定。
       c.因为离子源一般靠近靶室，在处理过程中靶室压强较高，会使处理表面氧化。
       d.处理复杂形状时要求工件翻转。
3. 等离子源注入机(PIII)
    PIII 装置（图3）不是由离子源中产生的离子束射向分离靶室中的工件上，而是离子源环绕着工件。其做法是在靶室中产生等离子体，因此等离子体是环绕着注入工件的。这样就没有了直射性的限制。其优点如下：

   a.简单，成本低。勿需产生和控制离子束，只需运行真空系统。
    b.不需工件的转动和扫描。
    c.垂直入射注入。
    d.高束流覆盖整个表面，故可忽略强离子束扫描引起的局部受热问题。
缺点是：
     a.任何等离子体的不均匀性将引起不均匀注入。
     b.离子能量受限制。
     c.存在与靶室中所有离子均会注入，剂量和能量不易确定。
     d.电流脉冲的效果尚无大量资料确证。
其它类型注入机
    目前还研制出了金属蒸发真空电弧离子源（MEVVA），它是在注入元素组成的电极表面引燃电弧而产生离子束的，它解决了固体元素直接注入这一难题。
     这个领域还在不断的发展中，必将会有许多新的仪器与设备涌现出来。