光刻机高压电源抗单粒子效应加固

光刻机作为半导体制造的核心设备,其高压电源需为静电吸盘(ESC)、光源驱动模块提供 ±0.01% 精度的稳定供电,而单粒子效应(SEE)—— 由宇宙射线、高能粒子引发的瞬时电路扰动,会导致电源输出波动达 5% 以上,直接造成光刻线宽偏差超 3nm,芯片良率骤降。
抗单粒子效应加固需从三方面构建技术体系:其一,电路冗余设计采用双模块热备份架构,通过高速比较器实时监测输出电压,当检测到单粒子翻转(SEU)时,0.8ms 内完成备用模块切换,确保供电中断时间 < 100μs;其二,器件选型优先采用抗辐射碳化硅(SiC)功率器件,其禁带宽度达 3.2eV,抗单粒子闩锁(SEL)阈值提升至 120MeV・cm²/mg,较传统硅器件抗辐射能力提升 3 倍;其三,算法层面引入粒子通量自适应补偿,通过微型半导体探测器实时采集粒子剂量(精度 ±5%),结合 PID 神经网络算法动态调整输出电压,将单粒子诱发的电压偏差控制在 ±0.005% 以内。
该加固技术已在 7nm 逻辑芯片光刻工艺中验证,经 1000 小时粒子环境模拟测试,电源输出稳定性维持率达 99.8%,芯片光刻良率从 92% 提升至 97.2%,有效解决了高精度光刻场景下的单粒子干扰难题。