[发明专利]一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路

摘要

本发明公开了一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，该电路由负极性高压短脉冲形成电路、高功率负极性低压主脉冲形成电路、正极性低压脉冲形成电路和磁开关组成，利用负极性高压短脉冲来实现对等离子体负载预电离处理，双极性高功率脉冲用于靶材的溅射，可以即时适应负载阻抗变化的特点。集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路输出高功率脉冲占空比远大于负极性高压预电离脉冲的占空比，提高了磁控溅射镀膜电源效率和靶材溅射镀膜效率、减小电源体积。用于解决电源体积较大、效率较低、靶粒子沉积速率低问题。 1

主权项

1.一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于由负极性高压短脉冲形成电路、高功率负极性低压主脉冲形成电路、正极性低压主脉冲形成电路和磁开关组成，高压预脉冲，正、负主脉冲输出脉冲电压幅值、脉冲宽度等参数单独可控，互不干扰。

2.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，所述集高压短脉冲预电离一体化双极性脉冲形成电路包括第一储能电容的两极各自连接到第一开关管和第二开关管，第一、第二开关管之间一次串联连接第一限流电阻和等离子体负载；第二储能电容的两极各自连接到第三开关管和第四开关管，第三、第四开关管之间一次串联连接第二限流电阻、第一磁开关、等离子体负载和第二磁开关；串联连接的第一磁开关和等离子体负载与保护电阻相互并联；第三储能电容的两极各自连接到第五开关管和第六开关管，第五、第六开关管之间一次串联连接保护二极管、第二磁开关、等离子体负载和第一磁开关。

3.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于所述第一储能电容的正极连接到第一开关管的集电极，第一储能电容的负极连接到第二开关管的发射极，第一开关管的发射极与第二开关管的集电极之间依次串联第一保护电阻和等离子体负载，所述离子体负载的正极与第二开关管的集电极连接。

4.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于所述第二储能电容的正极连接到第三开关管的漏极，第二储能电容的负极连接到第四开关管的源极，第三开关管的源极与第二开关管的漏极之间依次串联第二保护电阻、第一磁开关、等离子体负载和第二磁开关，第一保护电阻一端与等离子体负载正极连接，第一磁开关与第二保护电阻之间连接第一保护电阻另一端，所述等离子体负载的正极与第二磁开关管连接。

5.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于每个开关管分别连接有负电压偏置隔离驱动电路。

6.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于每个负电压偏置隔离驱动电路的输出正极连接到对应开关管的栅极，每个负电压偏置隔离驱动电路的输出负极连接到对应开关管的源极或发射极。

7.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于所述第一储能电容的负极、第二储能电容的负极、第三储能电容的负极、等离子体负载的负极四者之间相互隔离。

8.根据权利要求1所述的一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路，其特征在于脉冲产生的过程为：

当连接到第一开关管和第二开关管上的负电压偏置隔离驱动电路同时输出信号时，第一、第二开关管导通，第一储能电容器通过第一、第二开关管、第一限流电阻、等离子体负载形成放电回路，在等离子体负载上产生负高压短脉冲，第一、第二磁开关和保护电阻阻止负极性高压短脉冲进入第三、第四、第五、第六开关管；

当连接到第三开关管和第四开关管上的负电压偏置隔离驱动电路同时输出信号时，第三、第四开关管导通，第二储能电容器通过第三、第四开关管、第二限流电阻、第一磁开关、第二磁开关、等离子体负载形成放电回路，在等离子体负载上产生高功率负极性电压脉冲；

当连接到第五开关管和第六开关管上的负电压偏置隔离驱动电路同时输出信号时，第五、第六开关管导通，第三储能电容器通过第五、第六开关管、保护二极管、第二磁开关、第一磁开关、等离子体负载形成放电回路，在等离子体负载上产生高功率正极性电压脉冲。