射颖(Radio Frequency, RF) 无线电波是一种可以辐射到空间的高频交变电磁波。集成电路设备中所使用的射频电源的频率范围300kHz~300MHz。射频电源是等离子体发生器的配套电源,主要用于在低压或常压气氛中产生等离子体,在集成电路制造工艺中被广泛应用于射频溅射、PECVD、等离子体刻蚀及其他工艺领域。
由于不同气体的等离子体具有不同的化学性能,因而常被应用于不同的工艺设备。例如,氧气的等离子体具有很高的氧化性。可与光刻胶发生氧化反应生成气体。从而达到清洗的效果,因此常用于半导体设备中的去胶机;腐蚀性气体的等离子体具有很好的各向异性,十分符合刻蚀工艺的需求,因而常应用于等离子刻蚀机。
常用的射频电源的输出频率有2MHz、13. 56MHz、27. 12MHz、40. 68MHz、60MH等,射频功率为数瓦至数千瓦。图8-245所示为目前较为先进的开关型固态射频电源原理示意图。其特点是,通过高频(100kHz) 开关整流电路的集成应用,省去了笨重且体积庞大的工频变压器,并为射频驱动回路提供驱动电力;与传统的线性射频电源相比,具有低电力损耗、低存储能量、系统体积小型化的特点,因而非常适用于半导体薄膜设备及工业镀膜设备的等离子真空工艺。
依据射频电源内部采用的功率放大器类型的不同,射频电源可分为晶体管射频电源与电子管射频电源两类。相对于电子管射频电源,晶体管射频电源具有体积小、功率控制精密、输出稳定、频率精度高、开机无须预热等优点,在小功率领域(小于2kW)已逐步取代电子管射频电源;而电子管射频电源在抗驻波比方面要明显优于晶体管射频电源,因此在大功率(大于2kW)应用领域仍被大量应用。
射频电源一般由射频功率源 、射频阻抗匹配器和阻抗功率计等组成。 射频功率源提供固定频率的高频正弦波电压;阻抗匹配器主要通过LC网络的阻抗调整,使负载阻抗与射频源内部阻抗互相适配,以最大限度地减小射频的反射损耗,使输出功率最大化,保证尽可能多的射频功率能量进人设备输入端,提高设备的工作性能;阻抗功率计一般用于显示射频阻抗匹配的实时状况。
目前国外主要的射频电源厂商有美国的AE ( Advanced Energy)、 MKS ENI、ADTEC、COMDEL、SEREN、VEECO 等,日本的KYOSAN ( 京三)、DAIHEN等,德国的HUTTINGER等。国内的主要厂商是中科院微电子所,其生产的RFG系列固态射频电源(0. 3~3kW)和SY型电子管射频电源(0.5~ 10kW)的市场占有率较高。进口射频电源的单台售价,按功率大小和配套要求的不同-般为1万美元到数万美元。