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半导体设备应用中HY-HV系列可编程高压直流电源


一、半导体设备概述

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作为现代信息技术产业的核心支撑，半导体设备在集成电路、光电子、传感器等半导体相关领域扮演着至关重要的角色。其技术水平直接影响着半导体产品的性能、品质以及生产效率，是推动半导体产业持续进步的关键因素。从最初的电子管制造设备到如今能够实现纳米级精度加工的高端设备，半导体设备的发展历程映射了人类科技的迅猛发展。

二、半导体设备分类

半导体设备主要分为前道工艺设备和后道工艺设备。
1、前道工艺设备
光刻设备：光刻是将掩膜版上的电路图案精确转移到硅片上的核心工艺，光刻设备的精度直接决定了芯片的制程水平。目前，极紫外光刻（EUV）设备能够实现 7nm 及以下制程的芯片制造。
刻蚀设备：用于去除硅片上多余的半导体材料，形成精确的电路结构。根据刻蚀原理，刻蚀设备可分为干法刻蚀和湿法刻蚀设备，其中干法刻蚀设备在先进制程中应用广泛。
沉积设备：包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等，用于在硅片表面生长各种薄膜材料，如绝缘层、导电层等。

2、后道工艺设备

封装设备：将制造完成的芯片进行封装，保护芯片免受外界环境影响，同时实现芯片与外部电路的电气连接。常见的封装设备包括引线键合机、倒装芯片键合机等。
测试设备：用于检测半导体器件的性能和质量，包括半导体参数测试仪、老化测试设备等，确保出厂的半导体产品符合质量标准。

三、半导体设备对高压直流电源要求

1、精度要求

电压精度：通常要求达到 ±0.1%甚至更高，在半导体器件参数测试环节，若电压精度不足，如在测试晶体管阈值电压时，可能导致测量结果偏差，无法准确判断器件性能是否达标，影响产品的筛选与使用。
电流精度：同样需控制在 ±0.1%以内，在半导体材料的电镀工艺中，电流精度不够会使镀层厚度不均匀，影响半导体器件的电气连接性能和可靠性。

2、稳定性要求

输出纹波：纹波系数必须控制在 0.1%以内，过高的纹波会对半导体器件造成额外的电气应力。在集成电路制造中，不稳定的电源纹波可能使芯片内部电路产生噪声，干扰信号传输，降低芯片的性能和稳定性。
长期稳定性：长时间运行时，输出电压和电流的漂移需极小，保证半导体制造工艺的一致性。在大规模半导体生产线上，若电源长期稳定性不佳，会导致不同批次产品的性能出现差异，降低产品的良品率。

3、功率要求

高功率输出：要能提供足够的功率，满足半导体设备在各类工艺中的能量需求。在大型的等离子刻蚀设备中，需要高功率的可编程高压直流电源来维持等离子体的稳定放电，实现对半导体材料的高效刻蚀。
功率密度：需具备较高的功率密度，以适应半导体设备小型化、集成化的发展趋势，在有限的设备空间内提供充足的电力。

4、编程功能要求

满足多样化测试需求：半导体器件多样，性能参数和测试要求各异。可编程电源能编写程序灵活调整输出参数，像测试不同集成电路时，可依其工作电压和电流要求快速设置，提升测试效率与准确性。
实现复杂测试序列：半导体测试步骤多且需按序和定时进行，如正反向偏置、不同电压电流下的循环测试。编程功能让电源按预设序列自动测试，减少人工操作，提高自动化程度和结果一致性。
精准模拟实际工作场景：评估半导体器件性能与可靠性需模拟实际工作的电压电流变化。可编程电源可通过编程模拟多种电压波形和电流曲线，真实模拟电源输入，挖掘潜在性能和可靠性问题。
便于远程控制和自动化测试系统集成：现代化半导体测试采用自动化系统，可编程电源可与计算机等设备通信，实现远程控制和参数调整，通过自动化测试软件集成到测试流程，达成全自动化和智能化管理。

5、电磁兼容性要求

抗干扰能力：半导体生产车间电子设备众多，高压直流电源需具备出色抗电磁干扰能力，避免受周围设备干扰，确保自身稳定输出。若抗干扰能力不足，易出现输出异常，影响半导体设备正常运行。
低电磁辐射：电源自身产生的电磁辐射要低，尤其是在对电磁环境要求严苛的半导体测试设备中，超标电磁辐射会干扰测试结果准确性，防止对周围半导体设备和电子元件造成不良影响。

四、半导体设备为什么需要高电压？

1、实现复杂工艺的精确控制

离子注入：半导体集成设备的离子注入工艺，需把杂质离子精准注入晶圆特定深度和浓度。高电压直流电源赋予离子足够能量，穿透晶圆表面，实现对半导体电学性能的精确调控，像高精度 CMOS 芯片制造。
薄膜沉积：在化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等薄膜沉积工艺中，高电压直流电源助力产生稳定等离子体环境。在 CVD 里，高电压使反应气体电离，形成高活性等离子体与晶圆反应，沉积高质量薄膜，且保证薄膜厚度和成分一致，为后续工艺筑牢基础。

2、满足设备内部复杂电路的驱动需求

电子束系统：电子束曝光、蒸发等设备中，电子束系统是核心。高电压直流电源为电子枪提供高电压，让电子加速射出。电子束曝光时，高电压稳定性影响电子束能量和聚焦精度，进而决定光刻图案分辨率和精度，对先进制程芯片制造意义重大。
高压偏置电路：半导体集成设备内有众多高压偏置电路控制半导体器件工作状态。高电压直流电源为其提供稳定高电压，保障器件正常运行，比如功率半导体器件测试和应用时，需高电压模拟实际工作环境以检测性能和可靠性。

3、提升测试的准确性与效率

耐压测试：半导体集成设备对芯片或器件进行耐压测试时，高电压直流电源施加高于正常工作电压的测试电压，通过精确控制电压大小和时间，准确评估芯片或器件耐压能力，及时发现绝缘缺陷和可靠性问题，保障产品使用安全稳定。
加速寿命测试：为快速评估半导体产品寿命，采用加速寿命测试法。高电压直流电源提供应力电压，加速芯片或器件内部物理和化学变化，短时间获取寿命数据，提高测试效率，缩短产品研发周期和提升生产效率。

五、HY-HV系列可编程高压直流电源

yl88858cc永利官网 HY-HV 可编程高压直流电源在半导体领域扮演着不可或缺的角色。其具备高电压输出能力，可满足半导体设备复杂工艺和高压器件测试对电压的严苛要求。输出精度极高，电压、电流精度可达 ±0.1%，稳定性**，纹波系数远低于 0.1%，为半导体制造与测试提供坚实可靠的电力基础。
在编程功能方面，它优势显著。能依据不同半导体器件特性和测试流程，编写个性化程序，轻松应对多样测试需求。无论是常规的参数测试，还是复杂的动态特性测试，都能精准调控输出。多元化的输出接口，适配各类半导体设备，提供高可靠性、稳定性的解决方案，助力半导体行业不断迈向新高度。

1、HY-HV系列 产品选型及参数

2、产品实测

测试设备：HY-HV3kV-1000(mA)可编程高压直流电源

测试内容：3kV电压上升时间

测试结果：上升时间为170ms

测试设备：HY-HV3kV-1000(mA)可编程高压直流电源

测试内容：3kV电压输出精度

测试结果：实测偏差在0.0005V左右，精度达到0.05级（标配精度为额定输出电压的0.1%）

测试设备：HY-HV3kV-1000(mA)可编程高压直流电源

测试内容：500mA电流精度

测试结果：实测偏差在0.0005A左右，精度达到0.05级（标配精度为输出电流的0.2%+额定输出电流的0.2%）

测试设备：HY-HV3kV-1000(mA)可编程高压直流电源

测试内容：1A电流精度

测试结果：实测偏差为0.0006A，精度达到0.1级（标配精度为输出电流的0.2%+额定输出电流的0.2%）


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