半导体零部件(2)-射频电源

射频电源是可以爆发牢靠频率的正弦波、具有一定频率的高频电源，主要由射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器组成，是等离子体配套电源。现在射频电源被普遍应用于半导体工艺装备、LED与太阳能光伏行业、科学研究、射频感应加热、医疗美容及常压等离子体消毒洗濯等领域。

射频电源:

射频电源主要由五部分组成：直流供电电源？，震荡电路？，功率放大？，射频功率检测？，射频互锁控制？。

1、直流电源？槭俏缭茨诓靠刂葡呗钒骞┑，包括 24V、15V等电压；

2、震荡电路？槲逭鸬床糠，爆发正弦波信号；

3、功率放大？(Power Amplifier, PA)是几个固态晶体管组成，主要目的是把高频信号，举行功率放大，使得输出功率抵达输出要求；

4、射频功率检测？椋褐饕觳饪刂频缏，通过高频丈量电感检测入射功率、反射功率，把该信号提供应主控制板， 实现自动PID控制；

5、射频互锁控制？椋褐饕匦藕拍Ｊ，可提供清静互锁功效，好比射频输出线互锁，高压互锁，射频输出互锁，过温互锁等控制功效。

图1：射频电源内部事情原理

射频功率放大器被以为是射频电源的焦点，是制约射频电源生长的要害因素。射频电源凭证接纳的功率放大器类型差别，可分为电子管射频电源与晶体管射频电源（又称为全固态射频电源）。1904年电子管的泛起，从基础上解决了射频功率放大器的器件问题，最先被正式应用于各领域。可是电子管自己保存许多问题：首先它的体积很是大，在某些细密领域限制了电子管射频电源的应用；其次电子管射频电源的寿命还不到晶体管射频电源的一半；最主要的是它的制造工艺很是重大。因此随着晶体管的生长，电子管逐渐被镌汰。同电子管相比，晶体管射频电源的体积要小许多，同时它的消耗低，寿命长，爆发很少的热量。

表1：电子管射频电源与晶体管射频电源比照

射频电源在半导体装备的应用:

半导体射频电源主要应用于刻蚀装备、PVD 和 CVD 装备。

以刻蚀装备为例，刻蚀气体(主要是 CF4)通过气路系统通入反应腔室后，被射频电源爆发的高频率电场(通常为13.56 MHz)电离从而爆发辉光放电，完成从气体分子到离子的转变，形成等离子体(Plasma)，提高气体反应活性。射频电源直接关系到反应腔体中的等离子浓度，匀称度以及稳固度。在大部分刻蚀装备中，射频电源会和 DC 电源配合使用，以划分控制离子的密度和能量巨细。由于电场的加速效应，离子通常以物理和化学两种形式对晶圆举行刻蚀。

图2：电容耦合等离子体刻蚀(CCP)、电感耦合等离子体刻蚀机（ICP）示意图

刻蚀装备常用的射频系统设置组合为牢靠频率射频电源和可调的匹配器。在刻蚀工艺爆发的历程中，匹配器会自主调理内部的可调电容，使电源自己的输出阻抗和反应负载阻抗相互匹配，以抵达射频电源的满功率输出。在理想的匹配状态中，使所有射频信号均能传到负载位置，并镌汰其能量的反射功率。当负载阻抗和射频电源输出的阻抗没有处于匹配状态时，少部分输入信号会在负载端反射回射频源，射频电源的输出功率并没有被完全使用，这降低了刻蚀反应爆发的效率。

PECVD手艺是在低气压下，使用低温等离子体在工艺腔体的阴极上（即样品安排的托盘）爆发辉光放电，使用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品外貌形成固态薄膜。在反应历程中，反应气体从进气口进入炉腔，逐渐扩散至样品外貌，在射频电源引发的电场作用下，反应气体剖析成电子、离子和活性基团等。

图3：射频电源在PECVD装备的应用

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