華測儀器HCAM10kV傳遞、25kV系列高壓功率放大器用于離子注入機系統(tǒng)

華測儀器10kV試驗、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。

在半導體制造領域開展攻關合作，離子注入機被譽為“芯片制造的精密手術刀"製度保障，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)控材料的電學特性的有效手段。作為離子注入系統(tǒng)的“心臟"進行部署，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)長期可靠性應用情況。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）應用前景，通過全固態(tài)電路設計有很大提升空間、四象限動態(tài)驅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（轉換速率突破900V/μs）的全面突破首次，不僅為5nm以下先進制程提供了國產(chǎn)化解決方案可能性更大，以高精度、高可靠性及靈活定制能力搖籃，成為推動國產(chǎn)離子注入設備性能躍遷的關鍵驅動力技術。

華測儀器高壓功率放大器設備圖

一推動、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)電路設計相對較高，摒棄傳統(tǒng)真空管結構，實現(xiàn)免維護運行信息，顯著降低停機風險相關。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豐富內涵，小信號帶寬高達25kHz生產效率，壓擺率>900V/μs，可快速響應高頻脈沖信號（如離子注入的1-100μs脈寬需求適應性。

25kV：0~±25kV（直流或交流峰值）節點，覆蓋離子注入機加速電極的高壓需求通過活化。電流驅動能力：0~20mA（直流）或±20mA（峰值，1ms）的特點，支持高能離子束的穩(wěn)定加速健康發展。

2. 四象限智能驅動

采用四象限有源輸出技術，可同時吸收或供給電流最為突出，適配容性負載（如靜電偏轉板）和阻性負載（如等離子體源）落實落細，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高效化。

3. 閉環(huán)控制與低噪聲特性

通過高精度閉環(huán)系統(tǒng)製高點項目，直流電壓增益精度優(yōu)于1%，輸出噪聲<1.5Vrms範圍和領域，溫度漂移<100ppm/°C有所增加，滿足離子劑量控制（101? ions/cm2量級）的超高精度需求。

二特征更加明顯、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)中估算，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放大器驅動多級加速電場的可能性，賦予離子束數(shù)十至數(shù)百keV能量不要畏懼，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：10kV提供精準電壓問題，驅動偏轉板實現(xiàn)晶圓表面混合掃描（機械+電子）逐漸顯現，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)化束流聚焦系統穩定性，散射損失降低30%拓展基地，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?實力增強、PH?氣體）提供高壓體系流動性，并通過電子槍消除晶圓表面電荷，防止器件擊穿損傷帶來全新智能。

   4．材料改性研究

介電彈性體測試：施加0~10kV/mm電場實現了超越，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)支持更優質。

鐵電材料極化：通過精準控制極化電場（0~10kV）相對開放，提升材料剩余極化強度，優(yōu)化存儲器件性能脫穎而出。

HCAM系列高壓功率放大器還可擴展至材料極化拓展應用、介電擊穿測試等領域，例如驅動壓電陶瓷薄膜極化結構、微流控芯片操控等管理，展現(xiàn)多場景適配能力優化上下。

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)驅動精準調(diào)控及模塊化擴展接口等核心技術模樣，已從半導體制造領域延伸至量子計算生產體系、核物理研究、先進材料改性等前沿科研場景很重要，成為多學科交叉創(chuàng)新的關鍵賦能工具能力和水平。