适用于全方位离子注入过程的脉冲调制器上升沿参数设计的研究.pdf

等离子热I技术 适用于全方位离子注入过程的脉冲调制器 上升沿参数设计的研究 The ontheRiseTimeParameterofthePulseModulatorSuitable Study Design fortheOmni-DirectionalIon Process Implantation 哈尔滨工业大学焊接生产技术国家重点实验室 兰烹：葑萎量三塞竺王浪平 [摘要]本课题建立了两种物理模型来描述理想 目前用于全方位离子注入的调制器主要有3种： 脉冲情况下等离子体中的电子运动，并建立了电子运 线性调制器、真空电子管调制器和固体调制器，但这3 动方程。在无限长平面靶情况下首次得到了电子运动 种调制器都不能充分满足全方位离子注入的需要。由 方程的解析解，提出了理想上升沿判据。通过对保形 于阻抗匹配和脉冲宽度调节范围方面的限制，线性调 全方位离子注入的处理工艺参数的研究，获得了各个 制器很少在全方位离子注入中被采用；目前在全方位 工艺参数之间的定标关系。研究结果表明，在相同的 离子注入和沉积中最常用的真空电子管调制器也存在 注入脉冲宽度情况下，增加等离子体密度和离子质量 着电流上升速率小、占空因子小和能耗高等缺陷而无 都能够获得更均匀的注入分布。注入波形的上升沿对 法在工业中应用，即使将代表调制器技术最高水平的 注入离子能量分布造成的影响完全可以通过提高等离 固体脉冲调制器用于全方位离子注入，也会因下降时 子体的密度和改变离子质量来消除。因此在设计调制 间过长而使其不能实际应用。 器时追求过陡的上升沿意义不大，从技术难度和成本 随着金属等离子体技术在全方位离子注入中的广 效益比上看，上升沿在1～2肚s之间即可满足全方位离 泛应用，工艺研究需要调制器能够实现注入和沉积的 子注入过程对电源的要求。 大范围可控。尽管现有的3种调制器也能够实现注入 关键词：保形全方位离子注入 高压脉冲调制器 和沉积工艺，但由于目前调制器性能的局限和金属阴 上升沿 极弧等离子体源的技术特点，只能在比较小范围内调 electronmotion is [ABSTRACT]Theequation节注入和沉积比，不能够有效地促进全方位离子注入 todescribetheelectronmotionofthe derived plasmaby 和沉积的应用研究和工业应用的需要。 two modelsandthe solutionofthe physical analytical 目前在调制器的机理方面的研究很少，无法为调 electronmotionisfirstobtainedinthe target，and planar 制器的设计和研制提供比较明确的指导，因此调制器 andidealrisetimecriterionis consequently proposed． 机理研究已成为全方位离子注入和沉积的应用研究及 The relationbetweentheratioofthelow scaling