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IH-860PSIC是日本ULVAC（愛發(fā)科）公司面向SiC功率器件量產(chǎn)領(lǐng)域推出的高能離子注入機，屬于IH系列中的主力機型。該設(shè)備搭載高溫靜電吸附卡盤（ESC），支持高溫與常溫工藝的瞬時切換，可在最高500℃的環(huán)境下完成高能離子注入，有效解決SiC晶圓在離子注入過程中易產(chǎn)生結(jié)晶缺陷的工藝難題。
與硅晶圓相比，SiC晶圓在離子注入時因晶體結(jié)構(gòu)特性，更容易產(chǎn)生損傷和晶格缺陷，因此必須將晶圓溫度維持在較高水平（通常為500℃），以在控制結(jié)晶缺陷產(chǎn)生的同時完成注入。IH-860PSIC正是針對這一特殊工藝需求而開發(fā)的專業(yè)解決方案。該設(shè)備可兼容Φ150mm（6英寸）晶圓加工，采用緊湊化設(shè)計與軟件鏈式注入功能，從研發(fā)試產(chǎn)到規(guī)模化量產(chǎn)均具備良好的適應(yīng)性。
ULVAC在SiC器件量產(chǎn)制造領(lǐng)域具有深厚積累，可提供包括離子注入、刻蝕、濺射、蒸發(fā)、去膠等全流程的SiC晶圓量產(chǎn)設(shè)備及工藝方案，IH-860PSIC正是其SiC離子注入產(chǎn)品線中的核心設(shè)備之一。
注入離子時產(chǎn)生的晶格損傷若不能在后續(xù)退火工藝中有效修復(fù)，將導(dǎo)致器件電學(xué)特性劣化。SiC材料中雜質(zhì)的擴散系數(shù)極低，退火溫度需高達約2000℃才能實現(xiàn)雜質(zhì)活化，對結(jié)晶缺陷的控制要求極為嚴苛。IH-860PSIC搭載高溫靜電吸附卡盤（ESC），可穩(wěn)定地將晶圓加熱至500℃，在注入過程中持續(xù)保持高溫狀態(tài)，有效抑制非晶化區(qū)域的產(chǎn)生和擴展，為后續(xù)的高溫激活退火奠定良好的晶體質(zhì)量基礎(chǔ)。
IH-860PSIC配備Dual Platen系統(tǒng)，即一個高溫處理工位和一個常溫冷卻工位，兩個工位之間可瞬時切換。這一創(chuàng)新設(shè)計解決了長期困擾行業(yè)的兩難問題：若持續(xù)保持整機高溫運行，會降低設(shè)備穩(wěn)定性和部件壽命；若頻繁升降溫，則嚴重影響生產(chǎn)效率。IH-860PSIC采用ULVAC的電壓脈沖施加技術(shù)，減少了因快速升溫導(dǎo)致的基板損傷，并可在預(yù)加熱腔中縮短加熱時間。搭配雙端站（Dual-End-Station）設(shè)計（如A系統(tǒng)配置4英寸或6英寸高溫ESC，B系統(tǒng)配置3英寸高溫ESC或6英寸常溫ESC等），實現(xiàn)了晶圓在真空腔內(nèi)的連續(xù)更換和自動連續(xù)高溫注入，將吞吐量提升至最高約30枚/小時（支持75mm-150mm晶圓），充分滿足量產(chǎn)需求。
IH-860PSIC具備針對SiC材料的高能注入能力：1價離子最高可注入至350keV（選配可達400keV），2價離子最高可注入至700keV（選配可達860keV），3價離子最高可達1.2MeV。高能量離子束能夠穿透SiC材料中較深的區(qū)域，為場截止層等深結(jié)摻雜結(jié)構(gòu)提供工藝實現(xiàn)可能。在N型摻雜源方面，束流強度達2000eμA，可滿足高劑量注入的效率需求。
東南大學(xué)采購的IH-860PSIC-Ⅱ機型技術(shù)指標顯示，劑量范圍覆蓋1E11~1E16 ions/cm2，注入均勻性1σ(％) ≤0.5%，束流平行度≤0.3度，Al在碳化硅晶圓內(nèi)最大注入深度不低于2μm。同時，該設(shè)備的X射線輻射量低于0.6μSv/h，符合半導(dǎo)體制造設(shè)備的安全標準要求。
在雙電荷離子注入至700keV或更高能量的工藝中，IH-860PSIC支持通過軟件實現(xiàn)鏈式注入（Chain Implantation）。無需分步人工干預(yù)，可在同一真空環(huán)境下自動完成多步能量切換和劑量注入，顯著降低操作員負擔(dān)并提升工藝一致性。緊湊式設(shè)計也使設(shè)備占地面積控制在較小范圍內(nèi)，方便工廠產(chǎn)線布局。
IH-860PSIC兼容SiC、GaN、GaAs、Si等多種半導(dǎo)體材料，可注入P、B、Ar、Al、N、As等摻雜元素，涵蓋N型與P型摻雜的全譜系需求。一臺設(shè)備可滿足多種功率器件和化合物半導(dǎo)體器件的摻雜工藝需求，為產(chǎn)線配置提供了充分的靈活性。
IH-860PSIC的設(shè)計兼顧了研發(fā)與量產(chǎn)的雙重需求。從半導(dǎo)體研究機構(gòu)到功率器件量產(chǎn)廠，該設(shè)備均可勝任。例如，東南大學(xué)微納系統(tǒng)國際創(chuàng)新中心于2022年引進了IH-860PSIC-Ⅱ機型，用于半導(dǎo)體表面附近區(qū)域的摻雜研究與共享服務(wù)。而在量產(chǎn)端，該設(shè)備的技術(shù)成熟度已獲得SiC功率元件廠商的充分肯定。
| 參數(shù) | 規(guī)格（IH-860PSIC） |
|---|---|
| 晶圓尺寸 | 最大Φ150 mm（6英寸） |
| 注入能量范圍 | 10 keV ~ 1200 keV |
| 1價離子能量（標配） | 最大350 keV |
| 1價離子能量（選配） | 最大400 keV |
| 2價離子能量（標配） | 最大700 keV |
| 2價離子能量（選配） | 最大860 keV |
| 3價離子能量（選配） | 最大1.2 MeV |
| 最大束流強度（Al?） | 1300 eμA |
| 最大束流強度（Al2?） | 400 eμA |
| 最大束流強度（N?） | 2000 eμA |
| 注入劑量范圍 | 1E11 ~ 1E16 ions/cm2 |
| 注入均勻性（σ） | ≤0.5% |
| 束流平行度 | ≤0.3度 |
| 高溫注入溫度 | 最高500℃ |
| 雙工位配置 | 高溫靜電吸盤（ESC）+ 常溫冷卻ESC（瞬時切換） |
| 預(yù)加熱腔 | 配備（縮短加熱時間） |
| 注入方式 | 鏈式注入（軟件自動控制） |
| 可摻雜元素 | P、B、Ar、Al、N、As |
| 兼容材料 | SiC、GaN、GaAs、Si |
| 輻射安全 | X射線放射量 <0.6 μSv/h |
| 設(shè)備尺寸（Footprint） | 7.6 m × 3.6 m |
| 晶圓厚度兼容性 | 350 ± 25 μm |
| 參考價格 | 約 2,989 萬元人民幣（含選配） |
IH-860PSIC的核心應(yīng)用場景是SiC功率器件的摻雜工藝，涵蓋SiC-SBD（肖特基勢壘二極管）、SiC-MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）等主流SiC功率器件。具體工藝任務(wù)包括：
P阱（Body Region）注入：通過高能Al離子注入形成P型區(qū)，耐壓結(jié)構(gòu)的深度和均勻性直接決定器件的擊穿電壓；
源區(qū)/漏區(qū)（N?注入）：采用高劑量N離子注入，形成低電阻歐姆接觸區(qū)；
場截止層（Field Stop Layer）注入：利用高能離子（可至700keV以上）在器件漂移區(qū)深處形成場截止結(jié)構(gòu)，抑制穿通效應(yīng)并優(yōu)化開關(guān)損耗；
溝道區(qū)注入：精確控制注入能量和劑量，調(diào)節(jié)閾值電壓。
在電動汽車（EV）的主驅(qū)逆變器、車載充電器（OBC）及直流快充樁中，SiC功率模塊以其高耐壓、低導(dǎo)通損耗和優(yōu)異的高溫工作能力成為關(guān)鍵技術(shù)方向。IH-860PSIC注入的SiC晶圓正是制造這些核心功率模塊的基礎(chǔ)。
光伏逆變器、工業(yè)電機驅(qū)動系統(tǒng)及儲能變流器等應(yīng)用對功率器件的效率和可靠性提出嚴苛要求。SiC功率器件在這些場景中可實現(xiàn)更高的開關(guān)頻率和更低的能量損耗，IH-860PSIC的高質(zhì)量離子注入工藝直接支撐了這些前沿應(yīng)用的發(fā)展。
IH-860PSIC同時適用于高校、研究機構(gòu)和器件開發(fā)單位的新材料與新結(jié)構(gòu)研究。例如東南大學(xué)引進的該設(shè)備，為半導(dǎo)體表面摻雜研究提供了開放的工藝平臺。從原型驗證到小批量試產(chǎn)，該設(shè)備能夠覆蓋從概念探索到工藝落地的完整創(chuàng)新鏈條。
除SiC外，IH-860PSIC還兼容GaN、GaAs、Si等多種半導(dǎo)體材料。在射頻功放、光電器件和微波器件等領(lǐng)域，該設(shè)備同樣可作為高能摻雜的有效手段，為化合物半導(dǎo)體器件的開發(fā)和量產(chǎn)提供工藝支撐。
IH-860PSIC在產(chǎn)品配置上具有較大的靈活性，用戶可根據(jù)自身工藝需求進行選配。在注入能量方面，支持從標配的350keV（單價）/700keV（雙價）擴展至選配的400keV（單價）/860keV（雙價）乃至1.2MeV（三價）。在雙端站配置上，用戶也可根據(jù)期望的晶圓規(guī)格（如A系統(tǒng)6"高溫ESC+B系統(tǒng)6"常溫ESC）進行定制。
在工藝生態(tài)層面，ULVAC為SiC器件制造構(gòu)建了完整的設(shè)備矩陣。與IH-860PSIC協(xié)同的配套設(shè)備包括：
碳膜濺射設(shè)備（SME-200）：用于高溫激活退火前的表面保護碳膜沉積；
高溫激活退火設(shè)備（PFS-6000-25）：用于注入后雜質(zhì)的活化及結(jié)晶缺陷的修復(fù)，峰值溫度約2000℃；
刻蝕設(shè)備（NE-550EX、uGmini-200E等）：用于SiC溝槽刻蝕和掩膜去除；
去膠灰化設(shè)備（NA系列）：用于光刻膠和表面殘留物的去除；
這一完整的設(shè)備鏈確保了SiC功率器件從離子注入到激活退火的全流程工藝可控性和良率穩(wěn)定性。
ULVAC面向SiC高溫注入領(lǐng)域的產(chǎn)品體系以IH系列為骨干，主要包括IH-860PSIC和IH-1200PSIC等機型，其中IH-860PSIC聚焦于Φ150mm以下晶圓的高溫注入量產(chǎn)，IH-1200PSIC則面向Φ200mm更大規(guī)格晶圓的工藝需求。
在同類SiC高溫注入設(shè)備中，IH-860PSIC的技術(shù)特點突出在Dual Platen設(shè)計所帶來的高溫/常溫工藝快速切換能力，以及鏈式注入在復(fù)雜多步摻雜中的自動化優(yōu)勢。相比部分競品在高溫注入后需等待晶圓冷卻方可進行下一工藝，IH-860PSIC的雙工位并行機制有效提升了產(chǎn)線的整體效率。
在能量覆蓋范圍上，標配350keV/700keV（選配400keV/860keV）的能量水平充分覆蓋了SiC功率器件的主流深結(jié)摻雜需求，而較高能量規(guī)格的配置（如1.2MeV的三價離子）則為更深的場截止層設(shè)計和先進器件結(jié)構(gòu)提供了擴展空間。
IH-860PSIC作為ULVAC面向SiC功率器件量產(chǎn)的專用高能離子注入機，以高溫注入技術(shù)、瞬時切換雙工位系統(tǒng)、高能注入能力和緊湊化設(shè)計，精準回應(yīng)了SiC功率半導(dǎo)體制造中的核心工藝需求。500℃高溫ESC、Dual Platen設(shè)計、支持高達700keV/860keV的雙電荷離子能量、≤0.5%的注入均勻性，以及完整的SiC工藝生態(tài)配套，共同構(gòu)成了這款設(shè)備的技術(shù)體系。
從新能源汽車到工業(yè)電力電子，從高校研究機構(gòu)到半導(dǎo)體量產(chǎn)工廠，IH-860PSIC憑借其對SiC高溫注入工藝的深刻理解和扎實的工程實現(xiàn)，為第三代半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，也為中國SiC產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控與規(guī)?；l(fā)展貢獻了核心裝備支撐。
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