TWI783396B - 具有單一槽孔管狀陰極之離子源及製造離子源的方法 - Google Patents

Abstract

本公開提供一種具有單一槽孔管狀陰極之離子源及製造 離子源的方法。離子源包含：腔室殼體，界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，提取板具有在其中形成的提取孔口；以及管狀陰極，安置在離子源腔室內且具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與提取孔口以面對關係安置，其中管狀陰極的遠離提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的。

Description

具有單一槽孔管狀陰極之離子源及製造離子源 的方法

本發明是有關於一種離子源，且特別是有關於一種具有帶有單一槽孔的管狀陰極之離子源。

離子植入為通過離子轟擊將摻雜劑或雜質引入到基底內的製程。在半導體製造中，引入摻雜劑以改變電學特性、光學特性或機械特性。舉例來說，可將摻雜劑引入到本徵半導體基底內以改變基底的導電性的類型和水準。在製造積體電路(integrated circuit，IC)時，精確的摻雜分佈通常提供改進的IC性能。為了實現特定的摻雜分佈，可以離子的形式按各種劑量和各種能級植入一種或多種摻雜劑。

離子植入機的束線組件可包含：一系列電極，配置成從源腔室提取離子；品質分析儀，配置成具有特定磁場，其中僅允許具有所需質荷比的離子穿過分析儀；以及校正器磁體，配置成提供導向到壓板的帶狀束以將離子植入到目標基底中。當離子在 基底中與原子核和電子碰撞並基於加速度能量而停留在基底內的所需深度處時，離子失去能量。植入到基底中的深度是離子能量和源腔室中所產生的離子的品質的函數。在一些方法中，砷或磷可經摻雜以在基底中形成n型區，且硼、鎵或銦可經摻雜以在基底中創建p型區。

可採用各種類型的離子源來離子化饋入氣體。可基於預期的電漿類型以及用於植入到目標基底中的相關聯離子束輪廓來選擇此類源。一種類型的離子源為熱陰極離子源，其利用間接加熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)來離子化源腔室中的饋入氣體。IHC離子源可產生包含摻雜離子(例如B⁺、P⁺、As⁺)的各種離子物質，所述摻雜離子用於植入到半導體基底中以控制半導體基底的電子特性。IHC離子源的持久挑戰是改進分子離子束電流，尤其是改進P₂ ⁺二聚體和BF₂ ⁺射束電流。

關於這些和其他考量，需要本發明的改進。

提供本發明內容以按簡化形式引入概念的選擇，所述概念如下在具體實施方式中進一步描述。發明內容並不意圖識別所要求主題的關鍵特徵或基本特徵，所述發明內容也不意圖作為輔助確定所要求主題的範圍。

根據本公開的示例性實施例的離子源可包含：腔室殼體，界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，提取板具有在其 中形成的提取孔口；以及管狀陰極，安置在離子源腔室內且具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與提取孔口以面對關係安置，其中管狀陰極的遠離提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的。

根據本公開的另一示例性實施例的離子源可包含：腔室殼體，界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，提取板具有在其中形成的提取孔口；管狀陰極，安置在離子源腔室內且具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與提取孔口以面對關係安置，其中管狀陰極的遠離提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的。槽孔可具有相對於管狀陰極的主體的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小。管狀陰極的主體的外部表面與腔室殼體的內部表面之間的徑向距離在1毫米到5毫米的範圍內。管狀陰極的主體與提取孔口之間的最短距離在2毫米到10毫米的範圍內。

根據本公開的另一示例性實施例的離子源可包含：腔室殼體，界定離子源腔室且具有其前側上的提取板和其後側中的氣體入口，提取板具有在其中形成的提取孔口。離子源可更包含：管狀陰極，安置在提取板與氣體入口之間的離子源腔室內，管狀陰極具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，槽孔與提取孔口以面對關係安置，其中管狀陰極的後向半圓柱形部分是閉合的。離子源可更包含腔室殼體中的鄰近離子源腔室的隔熱區，以用於減少腔室殼體的內部表面處的溫度變化。

根據本公開的示例性實施例的製造離子源的方法可包含：提供腔室殼體，所述腔室殼體界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，提取板具有在其中形成的提取孔口；以及將管狀陰極安置在離子源腔室內，管狀陰極具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，槽孔與提取孔口以面對關係安置，其中管狀陰極的遠離提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的。

100:離子源

102:腔室殼體

104:第一側壁

105:陰極支架

106:第二側壁

107:反射極支架

108:提取板

110:提取縫隙/孔口

112:底壁

114:氣體入口

116:離子源腔室

120,220,320,420:管狀陰極

124:杯形件

126:細絲

127,130:第一端

128,228,328,428:管狀主體

129,132:第二端

131:內部

133:夾具

134:反射極

135:反射極頭

137:軸

138,238,338,438:槽孔

141:電弧電漿

143:熱電漿區

145:冷電漿區

147,149,151,153:箭頭

154,156:隔熱區

1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700:框

圖1A為示出根據本公開的實施例的離子源的縱向橫截面圖。

圖1B為圖1A中所示的離子源的軸向橫截面圖。

圖2為在操作期間圖1A中所示的離子源的軸向橫截面圖。

圖3到圖5為圖1A中所示的具有替代管狀陰極配置的離子源的軸向橫截面圖。

圖6為圖1A中所示的具有替代管狀陰極和腔室殼體配置的離子源的軸向橫截面圖。

圖7為示出根據本公開的示例性實施例的製造離子源的方法的流程圖。

圖式未必按比例繪製。圖式僅為表示，並不意圖描繪本公開的具體參數。圖式意圖描繪本公開的實例實施例，且因此不 應視為在範圍上受到限制。在圖式中，相似編號表示相似元件。

此外，為了說明清楚，可省略或不按比例示出一些圖式中的某些元件。為了說明清楚，橫截面圖可呈“圖塊”或“近視的”橫截面圖的形式，從而省略在“真實”橫截面圖中另外可見的某些背景線條。此外，為了清晰起見，可以在某些圖式中省略一些附圖標號。

現將在下文中參考附圖更全面地描述根據本公開的離子源，所述附圖中繪示離子源的非限制性實施例。離子源可以許多不同形式體現且不應解釋為受限於本文中所闡述的實施例。替代地，提供這些實施例以使得本公開將為透徹且完整的，且將向本領域的技術人員充分傳達離子源的範圍。

本文提供具有改進的分子離子束電流的離子源的實施例。確切地說，提供具有單一槽孔管狀陰極之離子源的實施例，以用於相對於具有常規陰極佈置的離子源促進針對給定提取電流的分子離子物質(例如磷二聚體、三聚體以及四聚體及BF₂ ⁺)的更大射束電流。因此，本公開的離子源可實現更大的通量和/或增加的維護間隔。

現參看圖1A和圖1B，繪示示出根據本公開的示例性實施例的離子源100的縱向橫截面圖和軸向橫截面圖。為方便和清楚起見，下文中可使用例如“前部”、“後部”、“橫向”、“縱向”、“軸向”以及“徑向”的術語來描述離子源100的各種元件的相對放置和定向，所有均相對於離子源100，如呈現在圖1A 和圖1B中的離子源100的幾何形狀和定向。確切地說，術語“前部”將是指離子源100的更接近圖1A和圖1B中的頁面頂部的一側，而術語“後部”將是指離子源100的更接近圖1A和圖1B中的頁面底部的一側。所述術語將包含具體提到的詞、其衍生詞以及類似意思的詞。

除其他組件外，離子源100可包含腔室殼體102，所述腔室殼體102具有第一側壁104、第二側壁106以及耦合到第一側壁104和/或第二側壁106的提取板108。提取板108可包含一個或多個提取縫隙或孔口110。腔室殼體102可更包含底壁112，所述底壁112在其後部中具有與提取孔口110相對的一個或多個氣體入口114。本公開在此方面不受限制，且在各種替代實施例中，離子源100可包含一個或多個氣體入口，所述氣體入口位於第一側壁104、第二側壁106、提取板108和/或底壁112中的任一個中。腔室殼體102的第一側壁104、第二側壁106、提取板108以及底壁112可一起界定離子源腔室116。

在一些實施例中，提取板108可由導電材料(例如摻雜Si、摻雜SiC、鋁、石墨、鉬、鉭或鎢)製成。本公開在此方面不受限制。

如所繪示，單一槽孔管狀陰極120(以下簡稱為“管狀陰極120”)可安置在離子源腔室116內且可在第一側壁104與第二側壁106之間延伸。在各種實施例中，管狀陰極120可與第一側壁104和第二側壁106電隔離。在各種實施例中，管狀陰極120 可包含含有細絲126的杯形件124，以及在第一端130處耦合到杯形件124的管狀(或空心圓柱形)主體128。更確切地說，杯形件124可包含延伸穿過第一側壁104且耦合到陰極支架105的第一端127，以及延伸到主體128的內部131中且使用任何各種方法固定在適當位置的第二端129。主體128的第二端132可耦合到反射極134。如所繪示，反射極134可包含從軸137延伸的反射極頭135。更確切地說，軸137可延伸穿過第二側壁106且可耦合到反射極支架107，並且可與第二側壁106電隔離。如所繪示，反射極頭135可定位在管狀陰極120的內部131內，且使用各種方法固定在適當位置。在某些實施例中，軸137可在離子源腔室116的外部上由夾具133固持在適當位置。軸137可具有比反射極頭135更小的橫截面積，其中反射極頭135提供偏置表面以約束電子。軸137進一步意圖為夾具133提供機械支撐和導電性。

管狀陰極120的主體128可包含槽孔138，所述槽孔138在最接近提取板108的主體128的前向半圓柱形部分中形成。槽孔138可大體上與提取孔口110以面對關係對準。如下文將更詳細地描述，通過氣體入口114供應給離子源腔室116的饋入氣體可在管狀陰極120中離子化。在各種實施例中，饋入氣體可以氫化物和氟化物的形式供應。舉例來說，可採用離子源100以對從含氫化物前體物質中衍生的分子、二聚體以及四聚體物質進行離子植入。用作用於由離子源100產生的離子的前體的氫化物物質的實例包含PH₃和AsH₃以及其它物質。用作用於由離子源100產 生的離子的前體的氟化物物質的實例包含BF₃和PF₃以及其它物質。本公開的實施例在此上下文中不受限制。在特定的非限制性實例中，BF₂ ⁺物質離子可由BF₃饋入氣體產生。

參看圖2，繪示示出在使用期間的離子源100的軸向橫截面圖。如所描繪，可通過氣體入口114將饋入氣體引入到離子源腔室116中，且當在管狀陰極120與腔室殼體102之間施加電勢差(電壓)時，可在管狀陰極120的主體128的內部131內產生電弧電漿141。主體128的內部131內所產生的電漿141穿過槽孔138朝向提取孔口110擴展。在一些實施例中，且參看圖1A，腔室殼體102的第一側壁104、第二側壁106、提取板108以及底壁112處於相同電勢。此外，杯形件124、管狀陰極120、夾具133以及反射極134彼此電連接且處於相同電勢。離子源100可耦合到出於清楚起見而未描繪的各種常規元件，包含用於管狀陰極120和細絲126的電源。

如所繪示，電漿141可具有兩個不同區：熱電漿區143，主要位於主體128內且具有相對較高的電子溫度；以及冷電漿區145，主要位於主體128的鄰近提取孔口110的外部且具有相對較低的電子溫度。由於主體128具有單個前向槽孔138且不具有任何後向槽孔或孔口(例如，不在主體128的後半圓柱形部分中形成槽孔或孔口)，所以在腔室殼體102的後部處引入到離子源腔室116中的饋入氣體圍繞主體128的外部通向離子源腔室116的前部部分，其中饋入氣體在冷電漿區145中離子化。因此，主體128 很大程度上避免饋入氣體暴露於位於主體128內的熱電漿區143，其中饋入氣體的分子可另外通過熱電漿中的高能電子分段且因此不大可能形成所要離子物質(例如，BF₂ ⁺、P₂ ⁺、P₄ ⁺)。因此所要分子射束電流(例如，BF₂ ⁺、P₂ ⁺以及P₄ ⁺射束電流)的形成相對於常規離子源而增強，其中饋入氣體直接流動穿過熱電漿區。另外，當饋入氣體從氣體入口114遷移到冷電漿區145時，饋入氣體的分子可能與主體128的外部表面和腔室殼體102的內部表面碰撞，如由箭頭147、箭頭149所指示。這些碰撞可能在氣體分子中產生熱反應(熱離解)且可能引起二聚體和四聚體的形成。

在各種實施例中，槽孔138可具有相對於主體128的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小。舉例來說，如圖1B中所示，槽孔138可具有90度的角大小。在其它特定實例中，圖3到圖5描繪管狀陰極220、管狀陰極320、管狀陰極420，其具有帶有槽孔238、槽孔338、槽孔438的主體228、主體328、主體428，所述槽孔238、槽孔338、槽孔438分別具有60度、120度以及180度的角大小。本公開在此方面不受限制。

參看圖6，可改變管狀陰極120和腔室殼體102的配置以相對於圖2中所示的配置調諧或優化分子離子物質形成。舉例來說，可相對於圖2中所示的配置減小主體128的外部表面與腔室殼體102的內部表面之間的徑向距離，以增加饋入氣體分子與主體128的外部表面和腔室殼體102的內部表面之間的碰撞(如由箭頭151、箭頭153所指示)的頻率，從而進一步增強二聚體和四 聚體的形成。舉例來說，主體128的外部表面與腔室殼體102的內部表面之間的徑向距離可在1毫米和5毫米的範圍內。本公開在此方面不受限制。另外，可相對於圖2中所示的配置減小主體128與提取孔口110之間的距離，以減少其間的分子離子物質的損失。舉例來說，主體128與提取孔口110之間的最短距離可在2毫米和10毫米的範圍內。又進一步地，可將隔熱區154、隔熱區156鄰近離子源腔室116併入到腔室殼體102中，以幫助不斷地維持腔室殼體102的內部表面處的高溫。這可能促進與腔室殼體102的內部表面碰撞的氣體分子的熱離解。在各種實施例中，隔熱區154、隔熱區156可為空隙或在腔室殼體102中所形成或安置的鄰近離子源腔室116的其它隔熱阻擋層。

參看圖7，繪示示出根據本公開的用於製造離子源的示例性方法的流程圖。現將結合圖1A到圖6中所示的本公開的實施例來描述所述方法。

在示例性方法的框1000處，可提供腔室殼體102，所述腔室殼體102具有第一側壁104、第二側壁106以及耦合到第一側壁104和/或第二側壁106的提取板108。提取板108可包含一個或多個提取縫隙或孔口110。腔室殼體102可更包含底壁112，所述底壁112在其後部中具有與提取孔口110相對的一個或多個氣體入口114。本公開在此方面不受限制，且在各種替代實施例中，離子源100可包含一個或多個氣體入口，所述氣體入口位於側壁104、側壁106、提取板108和/或底壁112中的任一個中。腔室殼 體102的第一側壁104、第二側壁106、提取板108以及底壁112可一起界定離子源腔室116。

在一些實施例中，提取板108可由導電材料(例如摻雜Si、摻雜SiC、鋁、石墨、鉬、鉭或鎢)製成。本公開在此方面不受限制。

在示例性方法的框1100處，單一槽孔管狀陰極120(以下簡稱為“管狀陰極120”)可安置在離子源腔室116內，且可在第一側壁104與第二側壁106之間延伸。在各種實施例中，管狀陰極120可與第一側壁104和第二側壁106電隔離。在所述方法的框1200處，管狀陰極120的管狀(或空心圓柱形)主體128的第一端130可耦合到含有細絲126的杯形件124。更確切地說，杯形件124的第一端127可延伸穿過第一側壁104且耦合到陰極支架105，且杯形件124的第二端129可延伸到主體128的內部131中且使用任何各種方法固定在適當位置。在所述方法的框1300處，主體128的第二端132可耦合到反射極134。如所繪示，反射極134可包含從軸137延伸的反射極頭135。更確切地說，軸137可延伸穿過第二側壁106且可耦合到反射極支架107，並且可與第二側壁106電隔離。如所繪示，反射極頭135可定位在管狀陰極120的內部131內，且使用各種方法固定在適當位置。在某些實施例中，軸137可在離子源腔室116的外部上由夾具133固持在適當位置。軸137可具有比反射極頭135更小的橫截面積，其中反射極頭135提供偏置表面以約束電子。軸137進一步意圖為夾具 133提供機械支撐和導電性。

在示例性方法的框1400處，管狀陰極120的主體128可設置有槽孔138，所述槽孔138在最接近提取板108的主體128的前向半圓柱形部分中形成。槽孔138可大體上與提取孔口110以面對關係對準。在各種實施例中，槽孔138可具有相對於主體128的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小。舉例來說，如圖1B中所示，槽孔138可具有90度的角大小。在其它特定實例中，圖3到圖5描繪管狀陰極220、管狀陰極320、管狀陰極420，其具有帶有槽孔238、槽孔338、槽孔438的主體228、主體328、主體428，所述槽孔238、槽孔338、槽孔438分別具有60度、120度以及180度的角大小。本公開在此方面不受限制。

在示例性方法的框1500處，可改變管狀陰極120和腔室殼體102的配置以相對於圖2中所示的配置來調整或優化分子離子物質形成。舉例來說，可改變主體128的外部表面與腔室殼體102的內部表面之間的徑向距離以增加饋入氣體分子與主體128的外部表面和腔室殼體102的內部表面之間的碰撞(如由箭頭151、箭頭153所指示)的頻率，從而進一步增強二聚體和四聚體的形成。舉例來說，主體128的外部表面與腔室殼體102的內部表面之間的徑向距離可在1毫米和5毫米的範圍內。本公開在此方面不受限制。另外，在示例性方法的框1600處，可改變主體128與提取孔口110之間的距離以減少其間的分子離子物質的損失。舉例來說，主體128與提取孔口110之間的最短距離可在2毫米 和10毫米的範圍內。

在示例性方法的框1700處，腔室殼體102可設置有鄰近離子源腔室116的隔熱區154、隔熱區156，以幫助不斷地維持腔室殼體102的內部表面處的高溫。這可能促進與腔室殼體102的內部表面碰撞的氣體分子的熱離解。在各種實施例中，隔熱區154、隔熱區156可提供為空隙或在腔室殼體102中所形成或安置的鄰近離子源腔室116的其它隔熱阻擋層。

如本文中所使用，以單數形式敘述且前面有詞語“一”的元件或操作應理解為包含多個元件或操作，直到明確敘述此類排除為止。此外，對本公開的“一個實施例”的參考並不意圖為限制性的。額外實施例也可以併入所敘述的特徵。

此外，術語“基本的”或“基本上”以及術語“近似”或“近似地”可在一些實施例中可互換地使用，且可使用由本領域的一般技術人員可接受的任何相對度量標準來描述。舉例來說，這些術語可充當與參考參數的比較，以指示能夠提供期望函數的偏差。雖然未限制，但參考參數的偏差可為例如小於1%、小於3%、小於5%、小於10%、小於15%、小於20%等的量。

而且，技術人員將瞭解，當例如層、區或基底的元件稱為在另一元件上形成、沉積在另一元件上或安置“在”另一元件“上”、“在”另一元件“上方”或“在”另一元件“頂上”時，元件可直接在另一元件上或也可存在仲介元件。相反，當元件稱為“直接在”另一元件“上”、“直接在”另一元件“上 方”或“直接在”另一元件“頂上”時，不存在仲介元件。

鑒於前述內容，通過本文中公開的實施例實現至少以下優點。本文中所描述的離子源100的第一優點為相對於具有常規陰極佈置的離子源促進針對給定提取電流的原子物質(例如磷)的更大射束電流。本文中所描述的離子源100的第二優點為維護間隔更長。本文中所描述的離子源100的第三優點為提供更小的電漿體積，這是因為電漿大體上受限於管狀陰極120內而不是填充離子源腔室116的整個體積。第四優點為由管狀陰極與提取孔口110之間的較短距離導致的更高效操作。

本公開的範圍不受本文中所描述的特定實施例的限制。實際上，本領域的一般技術人員根據前述描述和附圖將明白本公開的其它各種實施例和對本公開的修改(除本文中所描述的實施例和修改之外)。因此，此類其它實施例和修改意圖在本公開的範圍內。此外，已在用於特定用途的特定環境中的特定實施的上下文中描述本公開。本領域的一般技術人員將認識到，有用性不限於此，且本公開可有利地實施於用於多種用途的多種環境中。因此，上文闡述的權利要求書應鑒於如本文中所描述的本公開的完全廣度和精神來解釋。

100:離子源

102:腔室殼體

104:第一側壁

105:陰極支架

106:第二側壁

107:反射極支架

108:提取板

110:提取縫隙/孔口

112:底壁

114:氣體入口

116:離子源腔室

120:管狀陰極

124:杯形件

126:細絲

127,130:第一端

128:管狀主體

129,132:第二端

131:內部

133:夾具

134:反射極

135:反射極頭

137:軸

Claims (18)

1. 一種離子源，包括：腔室殼體，界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，所述提取板具有在其中形成的提取孔口；以及管狀陰極，安置在所述離子源腔室內且具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與所述提取孔口以面對關係安置，其中所述管狀陰極的遠離所述提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的，其中所述管狀陰極的主體與所述提取孔口之間的最短距離在2毫米到10毫米的範圍內。
2. 如請求項1所述的離子源，其中所述管狀陰極包含主體，所述主體具有耦合到含有細絲的杯形件的第一端以及耦合到反射極的第二端。
3. 如請求項2所述的離子源，其中所述杯形件延伸穿過所述腔室殼體的側壁且耦合到陰極支架。
4. 如請求項2所述的離子源，其中所述反射極包含從軸延伸的反射極頭，所述軸延伸穿過所述腔室殼體的側壁且耦合到反射極支架。
5. 如請求項1所述的離子源，其中所述提取板由矽、碳化矽、鋁、石墨、鉬、鉭以及鎢中的至少一種形成。
6. 如請求項1所述的離子源，其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的主體的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小。
7. 如請求項6所述的離子源，其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的所述主體的所述圓形橫截面成60度的角大小。
8. 如請求項6所述的離子源，其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的所述主體的所述圓形橫截面成120度的角大小。
9. 如請求項6所述的離子源，其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的所述主體的所述圓形橫截面成180度的角大小。
10. 如請求項1所述的離子源，其中所述管狀陰極的主體的外部表面與所述腔室殼體的內部表面之間的徑向距離在1毫米到5毫米的範圍內。
11. 如請求項1所述的離子源，更包括所述腔室殼體中的鄰近所述離子源腔室的隔熱區，以用於減少所述腔室殼體的內部表面處的溫度變化。
12. 如請求項11所述的離子源，其中所述隔熱區包括所述腔室殼體中的空隙。
13. 一種離子源，包括：腔室殼體，界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，所述提取板具有在其中形成的提取孔口；以及管狀陰極，安置在所述離子源腔室內且具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與所述提取孔口以面對關係安 置，其中所述管狀陰極的遠離所述提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的；其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的主體的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小；其中所述管狀陰極的所述主體的外部表面與所述腔室殼體的內部表面之間的徑向距離在1毫米到5毫米的範圍內；以及其中所述管狀陰極的所述主體與所述提取孔口之間的最短距離在2毫米到10毫米的範圍內。
14. 一種製造離子源的方法，包括：提供腔室殼體，所述腔室殼體界定離子源腔室且包含其前側上的提取板，所述提取板具有在其中形成的提取孔口；以及將管狀陰極安置在所述離子源腔室內，所述管狀陰極具有在其前向半圓柱形部分中形成的槽孔，所述槽孔與所述提取孔口以面對關係安置，其中所述管狀陰極的遠離所述提取孔口定向的後向半圓柱形部分是閉合的，其中所述管狀陰極的主體與所述提取孔口之間的最短距離在2毫米到10毫米的範圍內。
15. 如請求項14所述的製造離子源的方法，更包括將所述管狀陰極的主體的第一端耦合到含有細絲的杯形件以及將所述主體的第二端耦合到反射極。
16. 如請求項14所述的製造離子源的方法，其中所述槽孔具有相對於所述管狀陰極的主體的圓形橫截面在10度到180度的範圍內的角大小。
17. 如請求項14所述的製造離子源的方法，其中所述管狀陰極的主體的外部表面與所述腔室殼體的內部表面之間的徑向距離在1毫米到5毫米的範圍內。
18. 如請求項14所述的製造離子源的方法，更包括在所述腔室殼體中提供鄰近所述離子源腔室的隔熱區，以用於減少所述腔室殼體的內部表面處的溫度變化。

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