Chigasaki, Japan, 2017年7月6日 - (亞太商訊) - 愛發(fā)科株式會社（總部位于日本神奈川縣茅崎市，董事長兼總經(jīng)理、巖下節(jié)生，以下簡稱ULVAC）面向功率器件，開發(fā)了兩款可對應超薄硅片的低速離子注入和高速離子注入設備”SOPHI”（柔化）機型，并正式開始對外銷售。

　　背景

　　在汽車、軌道交通、以及家電市場中對功率器件的需求不斷高漲，例如IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣柵雙極晶體管）、SiC (Silicon Carbide：碳化硅)或GaN (Gallium Nitride：氮華鎵)，各式各樣的技術(shù)研發(fā)層出不窮。

　　愛發(fā)科集團在已有的相對完備的功率器件設備產(chǎn)品線之外，針對IGBT又補充開發(fā)了兩款離子注入設備并開始銷售。

　　近年來，不僅市場方面期待IGBT能夠進一步降低驅(qū)動電流的損失以及提高開關(guān)響應的速度，不斷趨于小型化的應用模塊也對IGBT提出了新的要求。因此，針對IGBT和二極管一體化封裝芯片（RC-IGBT）的低加速、高濃度的離子注入工序中，生產(chǎn)工藝也在不斷地被要求改進和提升。

　　因此，我們開發(fā)了SOPHI-30和SOPHI-400這兩款離子注入機，并開始進行銷售。SOPHI-30對應低加速、高濃度的離子注入。其處理時間大幅降低，（與我司之前型號相比）僅需原來的1/60。SOPHI-400的加速電壓可高達2.4MeV，對應高加速離子注入。該設備不僅降低了驅(qū)動電流的損失，并提高了開關(guān)的速度。兩者的使用領域如圖1,2所示。

　　技術(shù)概要

　　1. 低加速、高濃度離子注入設備SOPHI-30

　　在把IGBT與二極管一體化封裝做成RC-IGBT的時候，為了將薄硅片背部Collector部分的P形部位需要反轉(zhuǎn)為N形，因此需要低加速、高濃度的離子注入處理。

　　以前的離子注入設備在進行低加速、高濃度處理時，存在著時間長、效率低的問題。但是，如果為了提高效率而強行使用大電流離子注入設備，則需要將多枚硅片放在處理臺上邊旋轉(zhuǎn)邊進行注入。這在使用超薄硅片的情況下會導致硅片破碎，所以不能使用。雖然在枚葉式處理中運用了中電流離子注入設備，但是在低加速、高濃度的離子注入領域依然存在著生產(chǎn)效率低的問題。

　　這次我們開發(fā)的SOPHI-30，則完全解決了以上這些問題。我們不僅把低加速、高濃度的處理時間縮短到原有的1/60（與我司之前的型號相比較），而且也解決了處理超薄硅片時，可能產(chǎn)生的破碎問題。

　　原先的離子注入設備，離子生成的地方離硅片距離太遠。在低加速輸送離子束時，離子束電流會發(fā)生損失。因此，在20keV加速電壓下想達到2E15ions/cm2 的水平，處理一枚硅片需要10分鐘左右。

　　SOPHI-30的離子輸送距離極其之短，不僅提高了離子束的輸送效率，而且在相同條件下處理一枚硅片只需要10秒鐘左右（相當于我司之前設備的1/60）。另外，設備的占地面積也減小到原來的1/3。

　　SOPHI-30的優(yōu)點：

　　(1) 低加速、高濃度的處理工藝，與我司之前的設備相比，其處理時間縮短至原來的1/60（10分/枚→10秒/枚）

　　(2) 占地面積減小到原有設備的30%，價格則是原有設備的一半

　　(3) 可以對應超薄硅片

　　2. 高加速離子注入設備SOPHI-400

　　減少驅(qū)動電流的損失以及提高開關(guān)的速度，是市場對IGBT的要求。為了達到這一要求，需要從超薄硅片的背部對Field Stop層進行加速電壓為2MeV（2,000keV）左右的高加速離子注入處理。本設備讓枚葉式處理超薄硅片時，進行2.4MeV加速電壓，從而實現(xiàn)了高加速離子注入的處理。

　　另外，本設備采用次世代的處理工藝，利用氫（H）來制作Field Stop層。這樣大約能形成深度為4μm的Field Stop層，并能夠達到減少驅(qū)動電流以及提高開關(guān)速度的效果。

　　另外，氫在低溫下就可以進行活性退火，因此不需要使用昂貴的激光退火設備，爐管式設備（退火設備）即能處理，因此生產(chǎn)線的整體成本也能夠大大降低。

　　SOPHI-400的優(yōu)點：

　　(1) 磷（P）離子注入可以達到2.4MeV（2,400keV）電壓下的加速

　　(2) 利用氫（H）制作Field Stop

　　(3) 可以對應超薄硅片

　　*1 Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor

　　把IGBT和二極管一體化封裝的芯片

　　*2 Field Stop層：為了改進功率器特性而減薄的硅片，其耐電壓能力會變得不足。為了彌補這一點，會向n base層注入高濃度的n+層。這個n+層就被成為FS層。在這里所說的Field是指高電位，而阻止（Stop）高電位的層（Layer）則被成為FS（Field Stop）層。

　　*3 專利申請中

　　未來展望

　　我們確信本技術(shù)可以在減少IGBT的制造時間，提高IGBT的功能特性上起到非常大的貢獻。為了提高作為作為環(huán)境器件的功率器件之性能，不僅僅是離子注入設備，愛發(fā)科集團也能夠提供成膜設備以及蝕刻設備等各式各樣的解決方案。

　　設備照片

　　低能量離子注入設備「SOPHI-30」-- http://bit.ly/2tOEFzZ

　　高能量離子注入設備「SOPHI-400」-- http://bit.ly/2tTqY3T