用于離子注入機系統(tǒng)的設備華測儀器10kV、25kV高壓功率放大器
用于離子注入機系統(tǒng)的設備華測儀器10kV、25kV高壓功率放大器
華測儀器10kV、25kV高壓功率放大器在離子注入機系統(tǒng)中的技術解析與工程實踐——國產(chǎn)儀器在半導體制造中的創(chuàng)新突破。
在半導體制造領域,離子注入機被譽為“芯片制造的精密手術刀”,其核心功能是通過高能離子束對晶圓進行原子級摻雜,從而精確調(diào)控材料的電學特性。作為離子注入系統(tǒng)的“心臟”,高壓功率放大器直接決定了離子能量的穩(wěn)定性、注入深度控制精度及系統(tǒng)長期可靠性。北京華測試驗儀器有限公司(以下簡稱“華測儀器”)自主研發(fā)的HCAM系列高壓功率放大器(含10kV、25kV等型號),通過全固態(tài)電路設計、四象限動態(tài)驅(qū)動及超低噪聲控制等創(chuàng)新技術,實現(xiàn)了從電壓輸出穩(wěn)定性(直流精度優(yōu)于1%)到動態(tài)響應能力(轉(zhuǎn)換速率突破900V/μs)的全面突破,不僅為5nm以下先進制程提供了國產(chǎn)化解決方案,以高精度、高可靠性及靈活定制能力,成為推動國產(chǎn)離子注入設備性能躍遷的關鍵驅(qū)動力。
華測儀器高壓功率放大器設備圖
一、核心技術:全鏈路精密控制
華測儀器HCAM系列高壓功率放大器采用全固態(tài)電路設計,摒棄傳統(tǒng)真空管結(jié)構,實現(xiàn)免維護運行,顯著降低停機風險。其核心技術優(yōu)勢包括:
1. 寬域動態(tài)響應
10kV:支持0~±10kV直流/交流峰值輸出,電流達±40mA,小信號帶寬高達25kHz,壓擺率>900V/μs,可快速響應高頻脈沖信號(如離子注入的1-100μs脈寬需求。
25kV:0~±25kV(直流或交流峰值),覆蓋離子注入機加速電極的高壓需求。電流驅(qū)動能力:0~20mA(直流)或±20mA(峰值,1ms),支持高能離子束的穩(wěn)定加速。
2. 四象限智能驅(qū)動
采用四象限有源輸出技術,可同時吸收或供給電流,適配容性負載(如靜電偏轉(zhuǎn)板)和阻性負載(如等離子體源),避免傳統(tǒng)放大器因負載突變導致的性能波動,提升離子束路徑控制的均勻性。
3. 閉環(huán)控制與低噪聲特性
通過高精度閉環(huán)系統(tǒng),直流電壓增益精度優(yōu)于1%,輸出噪聲<1.5Vrms,溫度漂移<100ppm/°C,滿足離子劑量控制(101? ions/cm2量級)的超高精度需求。
二、應用場景:從實驗室到量產(chǎn)的全覆蓋
在離子注入機系統(tǒng)中,華測儀器高壓放大器通過多級協(xié)同,賦能關鍵工藝環(huán)節(jié):
1.主加速級能量供給
25kV放大器驅(qū)動多級加速電場,賦予離子束數(shù)十至數(shù)百keV能量,確保先進制程的注入深度與濃度一致性。
2.束流控制與掃描系統(tǒng)
靜電偏轉(zhuǎn):10kV提供精準電壓,驅(qū)動偏轉(zhuǎn)板實現(xiàn)晶圓表面混合掃描(機械+電子),減少邊緣效應導致的摻雜不均。
聚焦透鏡供電:低紋波輸出優(yōu)化束流聚焦,散射損失降低30%,提升晶圓利用率。
3.等離子體源與電荷中和
為離子源電離(如BF?、PH?氣體)提供高壓,并通過電子槍消除晶圓表面電荷,防止器件擊穿損傷。
4.材料改性研究
介電彈性體測試:施加0~10kV/mm電場,研究材料形變與電致伸縮效應,為柔性電子器件開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。
鐵電材料極化:通過精準控制極化電場(0~10kV),提升材料剩余極化強度,優(yōu)化存儲器件性能。
HCAM系列高壓功率放大器還可擴展至材料極化、介電擊穿測試等領域,例如驅(qū)動壓電陶瓷薄膜極化、微流控芯片操控等,展現(xiàn)多場景適配能力。
華測儀器HCAM系列高壓功率放大器憑借其全固態(tài)設計、四象限動態(tài)驅(qū)動精準調(diào)控及模塊化擴展接口等核心技術,已從半導體制造領域延伸至量子計算、核物理研究、先進材料改性等前沿科研場景,成為多學科交叉創(chuàng)新的關鍵賦能工具。
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