离子注入是半导体器件/集成电路生产的关键工艺,通过将掺杂元素注入半导体晶片改变其导电特性,形成所需结构,是多方面优于传统扩散的掺杂工艺。传统扩散靠热扩散,杂质表面浓度高、随深度降低且横向扩散,影响器件性能;离子注入靠高能离子,杂质浓度峰值深度可调、无横向扩散,波形好、对沟道影响小,更精准可控。
离子注入机原理:
离子源内灯丝加热产热电子,碰撞阴极生二次电子;二次电子在电势差与源磁场下螺旋前进,碰撞高纯气体生成含多种离子的等离子体。离子束经萃取电场加速,借洛仑兹效应(磁场中带电粒子偏转)滤除杂离子,最终高能离子与晶片原子碰撞换能后停留。
离子注入需全天候连续作业,其配套高压直流电源需低纹波、高稳定度、高可靠性,且因设备内部空间限制,对功率密度要求严苛。博思得聚焦半导体离子注入机等离子束用高压直流电源关键技术,对高稳定度、低纹波、高可靠性、高功率密度、全数字化控制及打火快速检测恢复等关键技术指标开展了大量基础研究与产品验证。
1 稳定度
离子注入高压电源核心指标为高稳定度(需≥500PPM/8hour),以保证芯片生产一致性。现有高稳定电源多采用模拟控制,虽结构简单、精度高,但抗干扰差、参数调节不灵活、对基准电压要求高。博思得采用全数字化控制,数字给定电压恒定无稳定性问题;模拟量采样经数字滤波提升抗干扰;实时检测高压发生器关键器件温度并调参,提升系统稳定度;数字拟合采样比例,确保全范围高精度输出。
2 高可靠性打火
传统方案用电阻抑打火电流,仅适用于大功率短时或小功率长时间工作,否则电阻功耗大、易过热失效且影响效率,且电阻无源导致抑制效果有限。博思得优化为电感方案:更有效降低打火电流、提升抑制效果;正常工作时电感如导线,无功耗、过热及效率问题。
3 高功率密度
现有高压直流电源用Si基器件(如IGBT、Si-MOSFET),开关频率20-40kHz,导致磁性元件、倍压电容体积大,且Si基器件开关损耗大、需大散热器,制约功率密度。博思得采用第三代宽禁带半导体(SiC/GaN),其开关损耗低、频率高,可缩小散热器、磁芯及倍压电路体积,具体优点:
开关频率100kHz左右,为传统的2-3倍;
开关损耗
LCC谐振电感量降低,体积减小;
并联谐振电容容量减小,可用变压器副边寄生电容;
相同纹波下输出电容容量降低,倍压电路体积缩小。
基于此,博思得将400W/600W/1200W高压电源集成于1U机箱,较同类竞品(普遍>2U)体积显著缩减,且全工作范围高效率运行。
博思得PSE-SERIES高压电源为半导体制造等高端领域提供坚实可靠的动力支持
在芯片制造技术不断发展的当下,离子注入工艺对精度与稳定性的要求日益提升。博思得PSE-SERIES高压电源,为国产离子注入机提供了强大动力支持。其全数字化控制技术、创新打火抑制方案以及第三代宽禁带半导体的应用,使高压电源在稳定性、精度、可靠性和功率密度等方面均达行业领先水平,精准契合离子注入工艺对高压电源的苛刻要求。
产品优势
全国产化器件,供应链可控,交期迅速;
研发、生产质量管控体系完善;
产品生产全自动化测试,全部产品额定功率老化;
研发能力强,可快速满足各类定制化需求;
第三代宽禁带半导体器件(SiC)设计,高功率密度,高效率;
全范围电压精度高,高输出电压精度±0.2%,可实现低kV(0.1%额定电压)高精度输出;
电压稳定度高,输出电压稳定度<0.01%;
软件边沿控制技术,保证的上升沿时间,电压切换边沿时间重复稳定;
多重全面保护设计,避免电源无故停机或损坏失控;
设计裕量大,关键器件选型裕度均在2倍以上;
ARC保护能力强,十万余次对地短路测试,电源无任何损坏或性能降低。