【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芯片制造，特别涉及一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置。
技术介绍
1、以快恢复二极管(fastrecoverydiode,frd)与绝缘栅双极型晶体管(insulated-gatebipolartransistor,igbt)为代表的功率器件广泛应用于新能源汽车、光伏、智能电网、轨道牵引、工业变频等重要场合，有非常重要的战略意义与市场价值。frd广泛应用于功率电子中，一般与igbt反并联，为负载中的无功电流提供回路，减少电容的放电时间，同时抑制负载电流的瞬时反向引起的高感应电压。为了匹配越来越快的电路开关速度和越来越复杂的应用环境，frd必须满足开关速度快、静态和动态损耗低、反向恢复时间短和较好的软恢复特性等要求。
2、载流子寿命控制和器件结构优化是实现高性能frd关键技术。载流子寿命控制技术是降低反向恢复时间的关键技术之一，通过在器件的基区引入深能级产生复合中心，降低载流子的寿命，降低正向导通时基区的存储电荷总量，并加速反向关断时少数载流子的复合，进而降低反向恢复时间。载流子寿命控制技术根据引入的产生复合中心的位置可以分为全局载流子寿命控制技术和局域载流子寿命控制技术两类。全局载流子寿命控制技术，也称轴向均匀寿命控制技术，通过扩金、铂等深能级杂质和电子辐照对frd芯片整体引入复合中心，降低载流子寿命。局域载流子寿命控制技术也称轴向局域寿命控制技术，通过高能h+或he++等离子辐照在frd一定深度区域感生缺陷，在局部区域降低载流子寿命。轻离子辐照寿命控制技术具有正向导通压降小、反向漏电流低、软
3、因此，现提出一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置，能实现芯片局域载流子寿命控制，实现辐照深度的精确控制，且其精确度可达±1um，并实现了辐照过程的自动化，效率高，安全性高。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提出了一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置，在真空环境下，对制造igbt或frd芯片的晶圆进行质子辐照，能实现功率器件的局域载流子寿命控制，实现辐照深度的精确控制，其精确度可达±1um，对于不同型号的功率器件，可以实现正向导通压降、反向漏电流、软度因子等重要参数的准确控制，并实现了批量化真空下辐照，实现辐照过程的自动化，不会对操作人员产生伤害，安全性高，效率高。
2、一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置，包括辐照真空舱舱体，辐照真空舱舱体左端设有辐照真空舱前舱门；圆真空辐照舱体其内腔左侧设有晶圆存储单元，其内腔右侧设有束流辐照单元，晶圆存储单元内储存有多盘晶圆托盘；所述辐照真空舱舱体的内腔中部还设有辐照传送机构，以用于将晶圆托盘从晶圆存储单元移运至束流辐照单元，以及将晶圆托盘从束流辐照单元移回至晶圆存储单元。
3、目前的高能离子注入机一次仅能放入一片晶圆，效率很低。而本专利技术提供的单真空舱晶圆质子辐照装置，通过辐照传送机构可将晶圆托盘从晶圆存储单元自动移运至束流辐照单元，实现了辐照过程的自动化，且晶圆存储单元内储存有多盘晶圆托盘，一次可放入多片晶圆，可实现批量化真空下辐照，大幅提高真空下晶圆质子辐照效率。
4、在将单真空舱晶圆质子辐照装置抽真空后，可在真空环境下实现对功率芯片晶圆的质子辐照，在局部区域降低载流子寿命。在辐照过程中质子束流不穿过大气，没有束流能量损失，也没有束流散射，不会对大气造成活化。使用单真空舱晶圆质子辐照装置在真空下进行质子辐照，从而本方案可以实现辐照深度的精确控制，其精确度可达±1um。
5、进一步地，辐照传送机构包括晶圆托盘拉杆，且晶圆托盘拉杆可左右移动的安装在辐照真空舱舱体内部；晶圆存储单元包括升降框架、晶圆托盘格栅架、晶圆托盘阵列；升降框架设置在辐照真空舱舱体的内腔左侧，晶圆托盘格栅架安装在升降框架上；
6、晶圆托盘阵列可拆装的安装在晶圆托盘格栅架上；晶圆托盘阵列上下逐层放置有多个盘晶圆托盘；晶圆存储单元设有辐照准备位置，升降框架逐层上升或逐层下降的过程中，晶圆托盘阵列上的晶圆托盘可逐一移动至辐照准备位置；
7、当晶圆托盘拉杆移动至晶圆存储单元时，晶圆托盘拉杆可将位于辐照准备位置的晶圆托盘拉出并向右移送至束流辐照单元。
8、再进一步地，束流辐照单元包括二维移动平台和束流辐照系统；二维移动平台包括x向移动平台和y向移动平台；且二维移动平台安装在真空舱内支架上，真空舱内支架可上下调节的安装在辐照真空舱舱体内。辐照舱内的二维移动平台，具备x/y双方向匀速移动功能，可以实现晶圆的均匀化辐照，提高辐照质量。
9、在本方案的一种优选实施例中，束流辐照系统包括沿束流注入方向依次设置的束流辐照管道、转动式法拉第筒、可调束流光阑。
10、在本方案的一种优选实施例中，所述辐照真空舱舱体连通有四台分子泵。
11、进一步优选的，分子泵的抽速为4200l/s。
12、在本方案的一种优选实施例中，所述辐照真空舱舱体为钢制圆筒结构。单真空舱晶圆质子辐照装置实现了操作人员与辐射源之间的隔离，可大幅降低工作人员受到的电离辐射剂量。
13、在本方案的一种优选实施例中，所述辐照真空舱前舱门上设有前舱门观察摄像头、前舱门窥视窗。
14、进一步地，所述辐照真空舱舱体顶部还设有格架位置观察摄像头。用于监控晶圆托盘格栅架的位置状。
15、更进一步地，所述辐照真空舱舱体还连通有初抽真空泵组。在开始抽真空的初始阶段，真空泵组用于将辐照真空舱舱体内真空度调节到10-2mbarr量级。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)单真空舱晶圆质子辐照装置的结构，主要分为晶圆存储单元、辐照传送机构，辐照传送机构可将晶圆托盘从晶圆存储单元移运至束流辐照单元，以及将晶圆托盘从束流辐照单元移回至晶圆存储单元，从而实现了辐照过程的自动化，辐照效率高，且无需操作人员频繁操作，有利于保障操作人员的安全；
18、(2)多个盘晶圆托盘上下逐层放置在晶圆托盘格栅架上以形成晶圆托盘阵列，从而阵列式格栅架可一次放入多片4英寸晶圆，进而本方案可实现批量化真空下辐照，效率高，且容量大；
19、(3)晶圆辐照过程始终是在真空状态下进行，减少了束流损失，确保了束流品质，有利于准确控制晶圆的辐照深度，进而实现芯片局域载流子寿命的准确控制；并且本方案对于辐照深度的控制精确度可达±1um，对于不同型号的功率器件，可以实现正向导通压降、反向漏电流、软度因子等重要参数的准确控制；
20、(4)单真空舱晶圆质子辐照装置整体结构为钢制圆筒结构，晶圆辐照过程中，束流始终处于圆筒内，钢制圆筒可以有效屏蔽残余辐射剂量，有利于减少生产人员受到的辐射伤害，特别适合较低能量的质子辐照，且能能实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照传送机构包括晶圆托盘拉杆(18)，且晶圆托盘拉杆(18)可左右移动的安装在辐照真空舱舱体(8)内部；
3.根据权利要求2所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述束流辐照单元包括二维移动平台(19)和束流辐照系统；
4.根据权利要求3所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述束流辐照系统包括沿束流注入方向依次设置的束流辐照管道(11)、转动式法拉第筒(12)、可调束流光阑(17)。
5.根据权利要求3所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照真空舱舱体(8)连通有四台分子泵(26)。
6.根据权利要求5所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述分子泵(26)的抽速为4200L/S。
7.根据权利要求1-6任一项所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照真空舱舱体(8)为钢制圆筒结构。
8.根据权利要求7所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其
9.根据权利要求8所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照真空舱舱体(8)顶部还设有格架位置观察摄像头(27)。
10.根据权利要求9所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照真空舱舱体(8)还连通有初抽真空泵组。
...【技术特征摘要】
1.一种载流子寿命控制的单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照传送机构包括晶圆托盘拉杆(18)，且晶圆托盘拉杆(18)可左右移动的安装在辐照真空舱舱体(8)内部；
3.根据权利要求2所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述束流辐照单元包括二维移动平台(19)和束流辐照系统；
4.根据权利要求3所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述束流辐照系统包括沿束流注入方向依次设置的束流辐照管道(11)、转动式法拉第筒(12)、可调束流光阑(17)。
5.根据权利要求3所述单真空舱晶圆质子辐照装置，其特征在于：所述辐照真空舱舱体(8)连通有...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛涛，吕银龙，王婉琳，卢晓通，郭如勇，周平原，秦伟涛，朱晓桦，李非易，沈轩羽，
申请(专利权)人：国电投核力创芯无锡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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