一种原子束源和晶圆键合设备的制作方法

本公开属于半导体领域，尤其涉及一种原子束源和晶圆键合设备。

背景技术：

1、快速原子束（fast atom beam, fab）源是一种产生高能中性原子束的真空装置，因其出射粒子不带电、无电荷积累效应、能量均匀可控，被广泛应用于半导体晶圆的精密清洗、低损伤刻蚀、表面活化及离子束辅助沉积工艺。

技术实现思路

1、本公开实施例提供一种原子束源和晶圆键合设备，能够消除静电损伤、实现离子能量回收和元素补偿，并提高放电稳定性。

2、第一方面，本公开实施例提供一种原子束源，包括：

3、粒子束流发生腔，用于由载体气体产生沿出射方向出射并沿出射路径行进的粒子束流，粒子束流包含载体原子和载体带电离子；

4、靶材，设置在粒子束流发生腔的出射方向的一侧，并偏离粒子束流的出射路径；以及

5、离子抑制电极，设置在靶材背离粒子束流发生腔的一侧，离子抑制电极用于使从粒子束流发生腔出射的粒子束流中的载体带电离子偏离出射路径，以朝向靶材运动并轰击靶材，以从靶材溅射出靶材原子；

6、其中，从靶材溅射出的靶材原子汇入粒子束流，以与载体原子一起形成沿出射路径行进的原子束。

7、在一些实施例中，粒子束流发生腔包括：

8、腔壁，腔壁限定出空腔，空腔用于容纳载体气体，腔壁包括用于出射粒子束流的第一开口，腔壁设置有阴极或复用为阴极；

9、阳极，设置在空腔内，用于与阴极产生第一电场，第一电场用于对载体进行电离，以产生载体带电离子，

10、其中，载体带电离子在第一电场的作用下，与载体原子碰撞，以形成从第一开口出射的粒子束流。

11、在一些实施例中，靶材可拆卸地设置在粒子束流发生腔的出射方向的一侧的表面上。

12、在一些实施例中，靶材的材料包括硅、钛、铝、碳、钨和钼中的至少一种。

13、在一些实施例中，靶材与离子抑制电极以预定间距平行设置。

14、在一些实施例中，靶材与离子抑制电极之间的预定间距为0.5 mm至50 mm。

15、在一些实施例中，阳极具有第一电势，离子抑制电极具有第二电势，第二电势等于或高于第一电势。

16、在一些实施例中，靶材设置有贯穿其的第二开口，离子抑制电极设置有贯穿其的第三开口，第一开口、第二开口和第三开口沿出射方向依次布置，共同限定出射路径。

17、在一些实施例中，原子束源还包括：第一接地极，设置在离子抑制电极背离靶材的一侧。

18、在一些实施例中，第一接地极背离离子抑制电极一侧的表面设置有绝缘板。

19、在一些实施例中，第一接地极、靶材以及离子抑制电极以预定间距相互平行设置。

20、在一些实施例中，第一接地极与离子抑制电极之间的预定间距为0.5 mm至50 mm。

21、在一些实施例中，第一接地极的材料为石墨、钼、铝、sic，为导电材质。

22、在一些实施例中，第一接地极设置有贯穿其的第四开口，第一开口、第二开口、第三开口和第四开口沿出射方向依次设置，并共同限定出射路径。

23、在一些实施例中，原子束源还包括：第二接地极，第二接地极设置在靶材和离子抑制电极之间。

24、在一些实施例中，第二接地极、靶材、离子抑制电极以及第一接地极相互平行设置。

25、在一些实施例中，第一接地极、第二接地极和离子抑制电极的材料为石墨、钼、铝、sic。

26、在一些实施例中，第二接地极设置有贯穿其的第五开口，第一开口、第二开口、第五开口、第三开口和第四开口沿出射方向依次设置，并共同限定出射路径。

27、第二方面，本公开实施例提供了一种晶圆键合设备，包括本公开实施例的第一方面的原子束源。

28、本公开实施例的原子束源和晶圆键合设备，通过设置在靶材背离粒子束流发生腔一侧的离子抑制电极，使粒子束流中的载体带电离子偏离出射路径，朝向靶材运动并轰击靶材，这样可以通过离子抑制电极的电场作用，滤除粒子束流中的带电离子，避免晶圆表面的电荷积累和静电损伤；靶材被载体带电离子轰击后溅射出靶材原子，靶材原子汇入粒子束流，与载体原子一起形成沿出射路径行进的原子束，将载体带电离子的能量用于轰击靶材产生靶材原子，实现离子能量回收和元素补偿，拓展原子束源在功能薄膜沉积中的应用；并且，由于靶材设置在粒子束流发生腔的出射方向的一侧，可以避免溅射物反向污染粒子束流发生腔，提高了放电稳定性。

1.一种原子束源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的原子束源，其特征在于，所述粒子束流发生腔包括：

3.根据权利要求2所述的原子束源，其特征在于，所述靶材可拆卸地设置在所述粒子束流发生腔的所述出射方向的一侧的表面上。

4.根据权利要求2所述的原子束源，其特征在于，所述靶材的材料包括硅、钛、铝、碳、钨和钼中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的原子束源，其特征在于，所述靶材与所述离子抑制电极以预定间距平行设置。

6.根据权利要求5所述的原子束源，其特征在于，所述靶材与所述离子抑制电极之间的预定间距为0.5mm至50mm。

7.根据权利要求2所述的原子束源，其特征在于，所述阳极具有第一电势，所述离子抑制电极具有第二电势，所述第二电势等于或高于所述第一电势。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的原子束源，其特征在于，所述靶材设置有贯穿其的第二开口，所述离子抑制电极设置有贯穿其的第三开口，所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口沿所述出射方向依次布置，共同限定所述出射路径。

9.根据权利要求8所述的原子束源，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极背离所述离子抑制电极一侧的表面设置有绝缘板。

11.根据权利要求9所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极、所述靶材以及所述离子抑制电极以预定间距相互平行设置。

12.根据权利要求11所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极与所述离子抑制电极之间的预定间距为0.5mm至50mm。

13.根据权利要求9所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极的材料为石墨、钼、铝、sic，为导电材质。

14.根据权利要求9所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极设置有贯穿其的第四开口，所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口沿所述出射方向依次设置，并共同限定所述出射路径。

15.根据权利要求14所述的原子束源，其特征在于，还包括：

16.根据权利要求15所述的原子束源，其特征在于，所述第二接地极、所述靶材、所述离子抑制电极以及所述第一接地极相互平行设置。

17.根据权利要求15所述的原子束源，其特征在于，所述第一接地极、所述第二接地极和所述离子抑制电极的材料为石墨、钼、铝、sic。

18.根据权利要求15所述的原子束源，其特征在于，所述第二接地极设置有贯穿其的第五开口，所述第一开口、所述第二开口、所述第五开口、所述第三开口和所述第四开口沿所述出射方向依次设置，并共同限定所述出射路径。

19.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括根据权利要求1或2所述的原子束源。