CN115552571A - 高频rf发生器和dc脉冲 - Google Patents

Abstract

公开了纳秒脉冲发生器系统。在一些实施例中，纳秒脉冲提供可包括高压电源；纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与高压电源进行电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与变压器的初级测电耦接；和输出，所述输出与变压器电耦接产生波形。在一些实施例中，所述波形包括多个高压脉冲，所述高压脉冲具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率；以及具有波形频率和大于100v波形幅度的正弦波形。

Description

高频RF发生器和DC脉冲

背景技术

一些等离子系统包括至少两个电源。一个产生高频波形，其可以用于在等离子体腔室内产生等离子体。另外一个产生高压脉冲，其在等离子体腔室内加速了带电的等离子体颗粒向晶圆移动。这两个电源通常是分离的并且相互不同的。

发明内容

公开了电源。在一些实施例中，纳秒脉冲提供可包括高压电源；纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与高压电源进行电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；和输出，所述输出与所述变压器电耦接产生波形。在一些实施例中，所述波形包括多个高压脉冲，所述高压脉冲具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率；以及具有波形频率和大于100v波形幅度的正弦波形，其中波形幅度小于脉冲幅度；并且，其中，脉冲重复频率小于波形频率。

在一些实施例中，所述波形频率大于大约10MHz。

在一些实施例中，所述电源包括杂散电感和杂散电容，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

在一些实施例中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

在一些实施例中，所述电源包括具有小于大约1.8μH电感值的杂散电感。在一些实施例中，电源包括具有小于大约400nH电感值的杂散电感。在一些实施例中，电源包括具有小于大约20nF电容值的杂散电容。

在一些实施例中，所述输出与等离子体腔室耦接，其中，所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体并且所述多个高压脉冲在等离子体内加速等离子颗粒。

在一些实施例中，所述脉冲幅度大于大约5kV，并且，其中，所述多个高频脉冲的每个具有小于大约20ns的脉冲上升时间。

公开了电源。在一些实施例中，电源可包括高压电源；纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与高压电源进行电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；和输出，所述输出与变压器电耦接产生波形。所述波形包括多个高压脉冲，所述高压脉冲具有脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率；以及具有波形频率和波形幅度的正弦波形。所述电源具有杂散电容和/或杂散电感，所述杂散电容具有从所述输出测量得到的小于大约20nF的电容值，所述杂散电感具有从所述输出测量得到的小于大约400nH的电感值。

在一些实施例中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

在一些实施例中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

在一些实施例中，在一些实施例中，脉冲幅度大于大约5kV，并且，其中，多个高频脉冲的每个具有小于大约20ns的脉冲上升时间。

在一些实施例中，所述波形幅度小于脉冲幅度。

在一些实施例中，所述脉冲重复频率小于波形频率。

在一些实施例中，所述波形频率介于大约2MHz和20MHz之间。

在一些实施例中，所述电源也可以包括与所述变压器的所述次级侧电耦接的能量回收电路。所述能量回收电路可以包括与所述高压电源电耦接的能量回收电感器；撬棍二极管(crowbar diode)，所述撬棍二极管设置为与所述变压器的次级侧并联；和第二二极管，所述第二二极管设置为与所述能量回收电感器串联并且用于将来自负载的电流通过所述能量回收电感器导向所述高压电源。

也公开了半导体等离子体系统。半导体等离子体系统可包括等离子体腔室，和高压电源。所述高压电源可以包括：高压电源；纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与所述高压电源进行电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；和输出，所述输出与所述变压器和所述等离子体腔室电耦接，所述输出在所述等离子体腔室内产生波形。所述波形包括正弦波形，所述正弦波形被配置用来在所述等离子体腔室内产生等离子体，所述正弦波形具有波形频率和大于100V的波形幅；和/或多个高压脉冲，所述多个高压脉冲加速在所述等离子体腔室内的等离子体颗粒，所述高压脉冲具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率。

在一些实施例中，所述电源具有杂散电容和/或杂散电感，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

在一些实施例中，在一些实施例中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

在一些实施例中，所述等离子体腔室产生具有壳层电容的等离子体壳层(plasmasheath，等离子体壳层/等离子体鞘)，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度取决于所述壳层电容。

在一些实施例中，所述电源包括具有小于大约400nH的电感值的杂散电感。在一些实施例中，所述电源包括具有小于大约20nF的电容值的杂散电容。在一些实施例中，所述脉冲的幅度大于大约5kV，并且，其中，所述多个高频脉冲的每个具有小于大约40ns的脉冲上升时间。

在一些实施例中，所述波形幅度小于脉冲幅度。

在一些实施例中，所述脉冲重复频率小于波形频率。在一些实施例中，所述波形频率大于大约10MHz。

在一些实施例中，所述电源进一步包括与所述变压器的所述次级侧电耦接的能量回收电路。所述能量回收电路可以包括与所述高压电源电耦接的能量回收电感器；撬棍二极管，所述撬棍二极管设置为与所述变压器的次级侧并联；和第二二极管，所述第二二极管设置为与所述能量回收电感器串联并且用于将来自负载的电流通过所述能量回收电感器导向所述高压电源。

在发明内容部分记载的不同实施例和本文件并非用来限制或定义本公开或权利要求的范围。

附图说明

图1是根据一些实施例的具有能量回收电路驱动负载阶段的纳秒脉冲器系统的电路示意图；

图2是根据一些实施例的具有电阻输出阶段驱动负载阶段的纳秒脉冲器系统的电路示意图；

图3显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形；

图4显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形；

图5显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形；

图6显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形；

图7显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形；

图8显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统产生的三个波形。

具体实施方式

一些实施例包括等离子体系统，其在等离子体腔室内引入了高频波形和高压脉冲。高频波形例如可以用来在等离子体腔室内产生等离子体。高压脉冲例如可以用来在等离子体腔室内将带电等离子体颗粒加速移向晶圆。在一些实施例中，单个纳秒脉冲系统可以用来产生高频波形和高压脉冲。这种例如使用单个电源的等离子体系统可以同时替代RF电源和脉冲电源两者。

在一些实施例中采用了边缘环电极(edge ring electrode)，第一纳秒脉冲器系统可以与等离子体腔室内的主电极耦合并且第二纳秒脉冲器系统可以与边缘环耦合。在一些实施例和配置中，第二纳秒脉冲器系统可以仅产生高压脉冲。在一些配置中，第二纳秒脉冲器系统可以产生高频波形和高压脉冲。

例如，纳秒脉冲器系统可以包括任何电源，该电源可以产生高压脉冲(例如电压大于1kV，10kV，20kV，50kV，100kV等)，在高频率下(例如频率大于1kHz，10kHz，100kHz，200kHz，500kHz，1MHz等)，具有快速上升时间(例如上升时间小于大约1ns，10ns，50ns，100ns，250ns，500ns，1000ns等)，具有快速下降时间(例如下降时间小于大约1ns，10ns，50ns，100ns，250ns，500ns，1000ns等)和/或短脉冲宽度(例如脉冲宽度小于大约1000ns，500ns，250ns，100ns，20ns等)。

例如，纳秒脉冲器系统可以被称为脉冲发生器，脉冲偏置发生器，纳秒脉冲生成器，方波生成器等。

图1是根据一些实施例的纳秒脉冲器系统100驱动负载阶段106的电路示意图。虽然记载了具体的负载阶段106，其他的负载有可能被使用。

在一些实施例中，负载阶段106可以代表用于半导体处理腔室的理想化的或有效的电路，例如，半导体处理腔室诸如等离子体沉积系统，半导体制造系统，等离子体溅射系统等。例如，电容12可以代表静电卡盘的电容值，半导体工艺晶圆可以位于静电卡盘上。例如，卡盘可以包括介电材料(例如氧化铝，或者其他陶瓷材料和封装在介电材料内的导体)。例如，电容23可以具有小电容值(例如，大约10pF，100pF，500pF，1nF，10nF，100nF等)。

例如，电容13可以代表在等离子体和晶圆之间的壳层电容。例如，电阻56可以代表在等离子体和晶圆之间的壳层电阻。例如，电流源12可以代表在等离子体和晶圆之间的壳层电感。例如，电容23或者电容13可以具有小电容值(例如，大约10pF，100pF，500pF，1nF，10nF，100nF等)。

例如，电容18可以代表到腔室的墙壁的等离子体壳层电容。例如，电阻57可以代表在等离子体和腔室墙壁之间的壳层电阻。例如，电流源11可以代表在等离子体中的离子电流。例如，电容23或者电容18可以具有小电容值(例如，大约10pF，100pF，500pF，1nF，10nF，100nF等)。

在一些实施例中，等离子体电压可以是从地到电路点123测量得到的电压；晶圆电压是从地到电路点122测量得到的电压并且可以表示在晶圆表面的电压；卡电压是从地到电路电121测量得到的电压；电极电压是从地到标识为124的电路点(例如在电极上)测量得到的电压，并且输入电压是从地到电路点125测量得到的电压。

在本例子中，DC偏置电路104并不包括任何偏置补偿。DC偏置电路104包括偏移电源电压90，其可以例如正向或反向地将输出电压进行偏置。在一些实施例中，偏移电源电压90可以被调整以修改在晶圆电压和卡盘电压之间的电势。在一些实施例中，偏移电源电压90可以具有大约±5kV,±4kV,±3kV,±2,kV,±1kV等电压。

在一些实施例中，偏置电容20可以将DC偏置电压与其他电路元件进行隔离(或分离)。例如，偏置电容器21可以允许从电路的一部分到另外一部分的电位偏移。在一些实施例中，这种电位偏移可以确保将晶圆保持在卡盘上的静电力低于平均阈值。电阻52可以将DC偏置电源与来自纳秒脉冲器阶段101的高电压脉冲输出进行隔离。

例如，偏置电容可以表示小于大约100pF,10pF,1pF,100μF,10μF,1μF等的电容值。例如，电阻52可以具有高电阻，诸如，例如大约1kOhm,10kOhm,100kOhm,1MOhm,10MOhm,100Mohm等的电阻。

例如，电阻R13可以表示引线或传输线的电阻，所述传输线将高压电力系统的输出连接到电极(例如负载阶段106)。在引线或传输线中也可以有杂散电容。

在一些实施例中，纳秒脉冲器阶段101可以产生具有高脉冲电压的脉冲(例如大于1kV,10kV,20kV,50kV,100kV等的电压)，高频率(例如大于1kHz,10kHz,100kHz,200kHz,500kHz,1MHz等的频率)，快速上升时间(例如小于大约1ns,10ns,50ns,100ns,250ns,500ns,1,000ns等的上升时间)，快速下降时间(例如小于大约1ns,10ns,50ns,100ns,250ns,500ns,1,000ns的下降时间)和/或短脉冲宽度(例如小于大约1,000ns,500ns,250ns,100ns,20ns的脉冲宽度)。

例如，纳秒脉冲器阶段101可以包括记载在美国专利申请号US14/542,486，名称为“高压纳秒脉冲器”的设备的全部或者任意部分，其为所有目的并入到本公开中，或者记载在美国专利申请号US14/635,991，名称为“电隔离的输出可变脉冲发生器披露”的设备的全部或者任意部分，其为所有目的并入到本公开中，或者记载在美国专利申请号US14/798,154，名称为“具有可变脉冲宽度和脉冲重复频率的高压纳秒脉冲器”的设备的全部或者任意部分，其为所有目的并入到本公开中。

在一些实施例中，纳秒脉冲器阶段101可以包括以多种方式耦接在一起的一个或者多个纳秒脉冲器。

在一些实施例中，纳秒脉冲器阶段101可以包括提供恒定DC电压的DC电源，其通过开关175进行切换并且给变压器85提供了切换的电源。DC电源可以包括偏移电源电压90和能量存储电容器66。如果变压器具有1：10的匝数比，那么变压器可以在负载上产生10kV。

在一些实施例中，如果负载电容值(例如电容值13和电容值18)相比能量存储电容器66的电容值是小的，在变压器的输入处可能(或者不可能)发生电压倍增。例如，如果能量存储电容66提供了500V，那么在变压器85的输入处可以测量得到1kV。

例如，开关175可以包括一个或者多个固态开关，诸如，例如，IGBT，MOSFET，碳化硅MOSFET，碳化硅三极管，FETs，碳化硅开关，氮化镓开关，光电开关等。基于来自标识为Sig+和Sig-的控制器的信号，开关175可以进行切换。

在一些实施例中，纳秒脉冲阶段101可以包括缓冲电路，其可以包括任意类型的缓冲电路。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器和电阻器。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器，电阻器和电感器。在一些实施例中，缓冲电路可以包括与缓冲二极管并联的缓冲电阻，和缓冲电容器164。缓冲电路也可以包括杂散电感。在一些实施例中，缓冲电阻161和/或缓冲二极管163可以放在开关175的集电极和变压器85的初级绕组之间。缓冲二极管163可以用来抑制在开关中的任何过电压。续流二极管172也可以与开关65的发射极侧进行耦接。可以包括在图中没有显示的其他不同部件。一个或者多个开关或者电路可以设置为并联或者串联。

在一些实施例中，开关175可以切换如此快从而开关的电压可能永远不会处于全电压(例如，能量存储电容66和/或偏移电源电压90的电压)。

在一些实施例中，与开关175耦接的栅极电阻可以用短时开启脉冲进行设置。

在一些实施例中，纳秒脉冲器阶段101可以包括续流二极管172。在一些实施例中，续流二极管172可以与电感性负载结合使用来确保，在借助允许电流在相同方向上通过电感器保持流动并且能量在电路的电阻性元件中消散的方式将开关175打开后，存储在电感性负载中的能量可以被允许消散。如果续流二极管172不包括，那么这可以，例如，导致在开关175上大的反向电压。

在一些实施例中，纳秒脉冲器阶段101可以包括杂散电感151和/或杂散电阻152。例如，杂散电感151可以小于大约10nH,100nH,1,000nH,10,000nH等。例如，杂散电阻152可以小于大约1Ohm,100mOhm,10mOhm等。

在一些实施例中，能量回收电路110可以与变压器的次级侧和/或能量存储电容66进行电耦接。例如，能量回收电路110可以包括横穿变压器85的次级侧的二极管130(例如撬棒二极管)。例如，能量回收电路110可以包括能量回收二极管120和能量回收电感115(串联设置)，其可以允许电流自变压器85的次级侧流动以对能量存储电容器66进行充电。能量回收二极管120和能量回收电感115可以与变压器85的次级侧和能量存储电容器66进行电连接。在一些实施例中，能量回收电路110可以包括与变压器85的次级侧电耦接的二极管130和/或电感140。电感140可以表示杂散电感和/或可以包括变压器85的杂散电感。

在一些实施例中，能量回收电感115可以包括任何类型的电感器诸如，例如，铁氧体芯电感器或者空气芯电感器。在一些实施例中，能量回收电感115可以具有任意类型的几何形状诸如，例如，螺线管型的绕组，环形绕组等。在一些实施例中，能量回收电感115可以具有大于大约10μH,50μH,100μH,500μH等的电感值。在一些实施例中，能量回收电感115可以具有大约1μH到大约100mH的电感值。

在一些实施例中，当纳秒脉冲器打开时，电流可以对负荷阶段106进行充电(例如对电容器13，电容器12或者电容器18进行充电)。例如，当变压器次级侧的电压上升超过能量存储电容器66上的电荷电压，一些电流可以流过能量回收电感115。当纳秒脉冲器关闭时，电流可以从负荷阶段106内的电容器(例如电容器52)流过能量回收电感器115以对能量储存电容器66进行充电，直到能量回收电感115两端电压为零。二极管130可以防止在负荷阶段106内的电容器随着负载阶段106内的电感或者DC偏置电路104被充满电。

例如，能量回收二极管120可以防止电荷从能量存储电容器66流向在负荷阶段106内的电容器。

可以选择能量回收电感器115的值来控制电流下降时间。在一些实施例中，能量回收电感器115可以具有介于1μH–600H之间的电感值。在一些实施例中，能量回收电感器115可以具有大于50H的电感值。在一些实施例中，能量回收电感器115可以具有小于大约50μH,100μH,150μH,200μH,250μH,300μH,350μH,350μH,400μH,400μH,500μH等的电感值。

例如，如果能量储能电容器66提供了500V，那么在变压器85的输入处测量得到1kV(例如，由于电压倍增的原因，如上述所述)。当开关175打开时，在变压器85处的1kV可以在能量回收电路110的组件中进行分割。如果正确地选择值(例如，电感器162具有小于能量回收电感器115地电感值)，能量回收二极管120和能量回收电感器115的两端电压可以大于500V。

电流然后可以流过能量回收二极管120和/或对能量储存电容器66进行充电。电流也可以流过二极管D3和电感器88。一旦能量储存电容器66被充电，电流可以不再流过二极管D3和能量回收电感器115.

在一些实施例中，能量回收电路110可以在例如快速时间尺度上(例如1ns,10ns,50ns,100ns,250ns,500ns,1,000ns等时间尺度)从负载阶段106传送能量(或电荷)。能量回收电路的杂散电阻值可以是低的以确保负载阶段106两端的脉冲具有快速下降时间tf。例如，能量回收电路110的杂散电阻可以具有小于大约1Ohm,100mOhm,10mOhm等的电阻。在一些实施例中，来自负载阶段106的能量传输效率可以是高的，例如，大于大约60％，70％，80％或者90％等。

可以需要或不需要在图1中所示的任意数量的组件，诸如，例如，二极管135或者二极管130或者电感器140。

在一些实施例中，二极管可以放在电压源65和连接点之间，该连接点为能量回收电路110与电压源65和/或能量存储电容器66连接的点。例如，这个二极管可以设置为允许电流从电压源65流向能量存储电容器66，但是可以不允许电流从能量回收电路流向能量存储电容器66.

在一些实施例中，能量回收电路110可以被移除。在一些实施例中，可以包括电阻性输出阶段或者偏置补偿电路。可以包括许多其他电路或者电路元件。

在一些实施例中，可以使用不同的负载阶段106。在一些实施例中，负载阶段可以包括电容耦合的等离子体或者电感耦合的等离子体。

在一些实施例中，纳秒脉冲器系统100可以输出波形到负载阶段106.波形可以包括多个高压脉冲和在高压脉冲之间的正弦波形。例如，高压脉冲可以具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度和脉冲重复频率。正弦波形可以具有波形频率和大于100V的波形幅度。

在一些实施例中，波形频率和/或波形幅度至少在部分上取决于杂散电感和杂散电容的一者和/或两者。例如，杂散电感可以实质上取决于电感器87和/或电感器88的电感值。作为另一个例子，电感器87和/或电感器88的电感值可以介于大约50nH和大约1.8μH之间。作为另一个例子，电感器87和/或电感器88的电感值可以介于大约5nH和大约20μH之间。例如，杂散电容可以实质上取决于电容器52的电容值。例如，电容器52的电容值可以介于大约250pF到大约1.5nF之间。作为另一个例子，电容器52的电容值可以介于大约50pF到大约20nF之间。

电路的整体杂散电容值可以为大约50pF到大约20nF。电路的整体杂散电感值可以为大约5nH到大约20μH。

在一些实施例中，波形频率和/或波形幅度至少在部分上取决于脉冲宽度。

图2是根据一些实施例的具有电阻输出阶段220驱动负载阶段的纳秒脉冲器系统200的电路示意图。在该例子中，能量回收电路110从纳秒脉冲器系统100中移除并且被电阻性输出阶段220替代。

电阻性输出阶段220可以包括现有技术中任意电阻性输出阶段。例如，电阻性输出阶段220可以包括在美国专利申请号US16/178,538，名称为“高压电阻性输出阶段电路”中记载的任意电阻性输出阶段，其为所有目的并入到本公开中。

例如，电阻性输出阶段220可以包括电感器37，电阻50，电阻50，和电容器19。在一些实施例中，电感器37可以包括大约5μH到大约25μH的电感值。在一些实施例中，电阻50可以包括大约50ohms到大约250ohms的电阻值。在一些实施例中，电阻50可以包括在电阻性输出阶段220的杂散电阻。

在一些实施例中，电阻50可以包括许多串联或者并联的电阻。电容器19可以表示电阻50的杂散电容值，包括了串联和/或并联电阻设置的电容值。例如，杂散电容19的电容值可以小于500pF,250pF,100pF,50pF,10pF,1pF等。例如，杂散电容19的电容值可以小于负载电容值，诸如，例如，小于12，13和/或18的电容值。

在一些实施例中，电阻器50可以对负载进行放电(例如，等离子体壳层电容)。在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以被配置来在每个脉冲周期的大约1千瓦的平均功率上和/或在每个脉冲周期内的大约1千瓦的焦耳或更小能量上进行放电。在一些实施例中，在电阻性输出阶段220内的电阻50的电阻值可以小于200ohms。在一些实施例中，电阻50可以包括具有总和电容值小于大约200pF(例如19)的多个串联或者并联电阻器。

在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以包括一些可以用来控制负载上电压波形的形状的电路元件。在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以仅包括被动性元件(例如，电阻，电容器，电感器等)。在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以包括主动性电路元件(例如开关)以及被动性电路元件。在一些实施例中，例如，电阻性输出阶段220可以用来控制波形的电压上升时间和/或波形的电压下降时间。

在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以对电容性负载(例如晶圆和/或等离子体)进行放电。例如，这些电容性负载可以具有小电容值(例如10pF,100pF,500pF,1nF,10nF,100nF等)。

在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以用在具有脉冲的电路中，该脉冲具有高脉冲电压(例如1kV,10kV,20kV,50kV,100kV等)和/或高频率(例如1kHz,10kHz,100kHz,200kHz,500kHz,1MHz等)和/或大约400kHz,0.5MHz,2.0MHz,4.0MHz,13.56MHz,27.12MHz,40.68MHz,50MHz等的频率。

在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以被选来处理高平均功率，高峰值功率，快速上升时间和/或快速下降时间。例如，平均功率级别可能是大于大约0.5kW,1.0kW,10kW,25kW等，和/或峰值功率级别可能是大于大约1kW,10kW,100kW,1MW等。

在一些实施例中，电阻性输出阶段220可以包括被动性组件的串联网络或者并联网络。例如，电阻性输出阶段220可以包括电阻，电容器和电感器的串联。作为另一个例子，电阻性输出阶段220可以包括与电感器并联的电容器和与电阻串联的电容器-电感器组合。例如，可以将37选为足够大从而当整流器有电压出来时，并没有显著的能量注入到电阻性输出阶段220内。可以将50和50的值进行选择从而L/R时间可以比RF频率更快地耗尽在负载中的适当的电容器。

图3显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形310在点124处测量得到并且波形315在点122(晶圆波形)处测量得到。波形305是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约19MHz的频率以及大约150V的波形峰值到峰值幅度。在该例子中，脉冲宽度是大约200ns。并且，得到的离子电流是大约1amp。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约500nh,250nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约50nH的电感值。电容器23可以具有小于大约1,000pF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约250pF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。电容器12可以具有大约6.4nF的电容值并且电容器13可以具有大约25pF的电容值。

图4显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形410在点124处测量得到并且波形415在点122(晶圆波形)处测量得到。波形405是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约19MHz的频率以及大约1.75kV的波形峰值到峰值幅度。脉冲宽度是大约350ns。并且，得到的离子电流是大约1amp。因此，在该例子中，通过将脉冲的脉冲宽度从250ns改到350ns，波形幅度从150V升高到1.75kV。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约500nh,250nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约50nH的电感值。电容器23可以具有小于大约1,000pF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约250pF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。在该例子中，电容器12可以具有大约6.4nF的电容值，并且电容器13可以具有大约25pF的电容值。

图5显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形510在点124处测量得到并且波形515在点122(晶圆波形)处测量得到。波形505是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约19MHz的频率以及大约1.75kV的波形峰值到峰值幅度。脉冲宽度是大约1000ns。并且，离子电流是大约1amp。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约500nh,250nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约50nH的电感值。电容器23可以具有小于大约1,000pF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约250pF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。在该例子中，电容器12可以具有大约6.4nF的电容值，并且电容器13可以具有大约25pF的电容值。

因此，在该例子中，通过将脉冲的脉冲宽度从350ns改为1000ns，波形幅度达到了限量值(在大约400ns)并且并不会明显地增加波形峰值到峰值幅度。

图6显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形610在点124处测量得到并且波形615在点122(晶圆波形)处测量得到。波形605是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约5.0MHz的频率以及大约764V的波形峰值到峰值幅度。脉冲宽度是大约200ns。并且，得到的离子电流是大约1amp。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约500nh,250nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约400nH的电感值。例如，电容器23可以具有小于大约10nF,5nF,1nF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约1nF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。在该例子中，电容器12可以具有大约6.4nF的电容值，并且在该例子中电容器13可以具有大约1nF的电容值。

因此，在该例子中，通过提高电感器87的电感值，电感器88的电感值，和电容器C8的电容值，以及降低电容值13，波形频率降低到大约5.0MHz。另外，在该例子中，脉冲宽度低于大约250ns(例如197ns)并不会产生同样大的波形幅度。

图7显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形710在点124处测量得到并且波形715在点122(晶圆波形)处测量得到。波形705是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约5.0MHz的频率以及大约2.5kV的波形峰值到峰值幅度。脉冲宽度是大约350ns。并且得到的离子电流是大约1amp。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约400nh,250nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约400nH的电感值。例如，电容器23可以具有小于大约10nF,5nF,1nF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约1nF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。在该例子中，电容器12可以具有大约6.4nF的电容值，并且在该例子中电容器13可以具有大约1nF的电容值。

因此，在该例子中，通过提高电感器87的电感值和电感器88的电感值，虽然波形幅度减小了，但是降低了脉冲幅度。

图8显示了根据一些实施例的由纳秒脉冲器系统100产生的三个波形。波形810在点124处测量得到并且波形815在点122(晶圆波形)处测量得到。波形805是在点121处测量得到的波形与在点122处测量得到的波形之间的差值。在该例子中，晶圆波形具有大约2.0MHz的频率以及大约4.78kV的波形峰值到峰值幅度。脉冲宽度是大约350ns。并且得到的离子电流是大约1amp。

波形频率和/或波形幅度可以取决于电感器87，电感器88，电容器23，电容器12和电容器13的值。例如，电感器87和/或电感器88可以具有小于大约2,000nh,1,500nH,1,000nH,500nH,100nH,50nH,25nH等的电感值。对于这些具体波形，电感器87和/或电感器88可以具有大约1800nH的电感值。例如，电容器23可以具有小于大约10nF,5nF,1nF,500pF,250pF,100pF,50pF等的电容值。对于这些具体波形，电容器23可以具有大约1.5nF的电容值。

电容器12和电容器13的电容值可以由负载106固定或者不由负载106固定，并且可以因不同应用而变化。在该例子中，电容器12可以具有大约6.4nF的电容值，并且在该例子中电容器13可以具有大约100pF的电容值。

因此，在该例子中，通过提高电感器87的电感值和电感器88的电感值，虽然波形幅度减小了，但是降低了脉冲幅度。

除非另有说明，术语“实质上”指的是在涉及的数值的5％或者10％的范围内或者在制造公差范围内。除非另有说明，术语“大约”指的是涉及的数值的5％或者10％的范围内或者在制造公差范围内。

连接词“或”是开放的。

术语“第一”，“第二”，“第三”等用来区分相应的元素并且并非用来标识这些元素的特定的顺序，除非另有说明或明确地记载了或者必须要顺序。

记载了许多具体细节以用来全面理解权利要求所要求的主题。但是，本领域技术人员可以理解不具有这些具体细节也可以实施权利要求所要求的主题。在另外的例子中，本领域技术人员应当知晓的方法，装置或者系统并没有详细描述从而防止混淆权利要求所要求的主题。

系统或者讨论的系统并不限于任何特定的硬件结构或者配置。计算设备可以包括组件的任何合适的布置，其在一个或者多个有条件的输入下可以提供结果。合适的计算设备包括基于多用途微处理器的计算机系统，其获取存储的软件，该软件把通用目的的计算设备编程为或配置为用来实施本主题的一个或者多个实施例的专用计算设备。任何合适的程序，脚本或者其他类型的语言或者多语言的混合可以用来实施在软件中的观点以被用在编程中或者用来配置计算设备。

虽然采用具体实施例的方式对本主题进行了详细的描述，本领域技术人员在理解了上述内容后可以很容易地对这些实施例做出改变，变化和等同特征。相应地，可以理解，本公开所描述的内容是出于作为例子而非限定的目的，并且并不排除将对本领域技术人员而言对本主题容易做出的这些改动，变化和/或增加的内容包括在内。

Claims (30)

1.电源，包括：

高压电源；

纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与所述高压电源电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；

具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；和

输出，所述输出与所述变压器电耦接产生波形，所述波形包括：

多个高压脉冲，所述高压脉冲具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率；以及

具有波形频率和大于100V的波形幅度的正弦波形，其中，所述波形幅度小于所述脉冲幅度；并且，其中，所述脉冲重复频率小于所述波形频率。

2.根据权利要求1所述的电源，进一步包括与所述变压器的所述次级侧电耦接的能量回收电路，所述能量回收电路包括：

与所述高压电源电耦接的能量回收电感器；

撬棍二极管，所述撬棍二极管设置为与所述变压器的次级侧并联；

第二二极管，所述第二二极管设置为与所述能量回收电感器串联并且用于将来自负载的电流通过所述能量回收电感器导向所述高压电源。

3.根据权利要求1所述的电源，其中，所述波形频率大于大约10MHz。

4.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源包括杂散电感和杂散电容，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

5.根据权利要求1所述的电源，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

6.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源包括具有小于大约1.8μH电感值的杂散电感。

7.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源包括具有小于大约400nH的电感值的杂散电感。

8.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源包括具有小于大约20nF的电容值的杂散电容。

9.根据权利要求1所述的电源，其中，所述输出与等离子体腔室耦接，其中，所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体并且所述多个高压脉冲加速等离子体腔室内的等离子体颗粒。

10.根据权利要求1所述的电源，其中，所述脉冲幅度大于大约5kV，并且，其中，所述多个高频脉冲的每个具有小于大约20ns的脉冲上升时间。

11.电源，包括：

高压电源；

纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与所述高压电源电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；

具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；

输出，所述输出与所述变压器电耦接产生波形，所述波形包括：

多个高压脉冲，所述高压脉冲具有脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率；以及

具有波形频率和波形幅度的正弦波形：

杂散电容，所述杂散电容具有从所述输出测量得到的小于大约20nF的电容值；和

杂散电感，所述杂散电感具有从所述输出测量得到的小于大约400nH的电感值。

12.根据权利要求11所述的电源，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

13.根据权利要求11所述的电源，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

14.根据权利要求11所述的电源，

15.根据权利要求11所述的电源，其中，脉冲幅度大于大约5kV，并且，其中，所述多个高频脉冲的每个具有小于大约20ns的脉冲上升时间。

16.根据权利要求11所述的电源，其中，所述波形幅度小于脉冲幅度。

17.根据权利要求11所述的电源，其中，所述脉冲重复频率小于波形频率。

18.根据权利要求11所述的电源，其中，所述波形频率介于大约2MHz和20MHz之间。

19.根据权利要求11所述的电源，进一步包括与所述变压器的所述次级侧电耦接的能量回收电路，所述能量回收电路包括：

与所述高压电源电耦接的能量回收电感器；

撬棍二极管，所述撬棍二极管设置为与所述变压器的次级侧并联；和

第二二极管，所述第二二极管设置为与所述能量回收电感器串联并且用于将来自负载的电流通过所述能量回收电感器导向所述高压电源。

20.半导体等离子体系统，包括：

等离子体腔室；和

高压电源，所述高压电源包括：

高压电源；

纳秒脉冲发生器，所述纳秒脉冲发生器与所述高压电源电耦接，所述纳秒脉冲发生器在高频率下切换来自所述高压电源的电压；

具有初级侧和次级侧的变压器，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级测电耦接；和

输出，所述输出与所述变压器和所述等离子体腔室电耦接，所述输出在所述等离子体腔室内产生波形，所述波形包括：

正弦波形，所述正弦波形被配置用来在所述等离子体腔室内产生等离子体，所述正弦波形具有波形频率和大于100V的波形幅度；和

多个高压脉冲，所述多个高压脉冲加速在所述等离子体腔室内的等离子体颗粒，所述高压脉冲具有大于大约2kV的脉冲幅度，脉冲宽度，和脉冲重复频率。

21.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述电源具有杂散电容和/或杂散电感，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述杂散电感和所述杂散电容的一者和/或两者。

22.根据权利要20所述的半导体等离子体系统，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度至少在部分上取决于所述脉冲宽度。

23.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述等离子体腔室产生具有壳层电容的等离子体壳层，其中，所述波形频率和/或所述波形幅度取决于所述壳层电容。

24.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述电源包括具有小于大约400nH的电感值的杂散电感。

25.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述电源包括具有小于大约20nF的电容值的杂散电容。

26.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述脉冲的幅度大于大约5kV，并且，其中，所述多个高频脉冲的每个具有小于大约40ns的脉冲上升时间。

27.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述波形幅度小于所述脉冲幅度。

28.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述脉冲重复频率小于所述波形频率。

29.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述波形频率大于大约10MHz。

30.根据权利要求20所述的半导体等离子体系统，其中，所述电源进一步包括与所述变压器的所述次级侧电耦接的能量回收电路，所述能量回收电路包括：

与所述高压电源电耦接的能量回收电感器；

撬棍二极管，所述撬棍二极管设置为与所述变压器的次级侧并联；和

第二二极管，所述第二二极管设置为与所述能量回收电感器串联并且用于将来自负载的电流通过所述能量回收电感器导向所述高压电源。

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