應力消除外延生長裝置及外延生長方法

應力消除外延生長裝置及外延生長方法引言在半導體材料領域，碳化硅（SiC）因其出色的物理和化學特性，如高硬度、高熱導率、高擊穿電場強度等，成為制造高功率、高頻電子器件的理想材料。然而，在大尺寸SiC外延生長過程中，襯底應力問題一直是影響外延片質(zhì)量和性能的關鍵因素。為了克服這一問題，應力消除外延生長裝置及外延生長方法應運而生。本文將詳細介紹這種裝置和方法的工作原理、技術特點以及應用前景。應力消除外延生長裝置應力消除外延生長裝置主要包括上下料室、傳片室、消除應力室和反應室四個部分。這四個部分通過高精度的機械傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)襯底的自動傳遞和工藝參數(shù)的精確控制。上下料室：用于放置待加工的SiC襯底和已加工好的外延片，方便人工操作和設備維護。傳片室：連接上下料室、消除應力室和反應室，通過機械手實現(xiàn)襯底的快速、精確傳遞。傳片室內(nèi)部保持潔凈環(huán)境，避免襯底在傳遞過程中受到污染。消除應力室：是裝置的核心部分，用于在高溫、低壓和氮氣氛圍下對SiC襯底進行應力消除處理。消除應力室內(nèi)部設有加熱裝置、抽空裝置和氮氣通氣裝置，能夠精確控制溫度、壓力和氣體氛圍，從而實現(xiàn)高效的應力消除。反應室：用于進行SiC外延生長。反應室內(nèi)部設有加熱裝置、氣體通入裝置和排氣裝置，能夠精確控制溫度、氣體流量和反應時間等工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的外延生長。外延生長方法應力消除外延生長方法主要包括以下步驟：襯底準備：將待加工的SiC襯底從上下料室取出，通過傳片室傳遞到消除應力室。應力消除處理：在消除應力室內(nèi)，通過高溫（1400℃-1500℃）、低壓（10e-4torr～10e-6torr）和氮氣氛圍對SiC襯底進行應力消除處理。處理時間為7.5分鐘。在氮氣氛圍下進行熱處理，氮分子在低壓下可快速擴散，修復SiC襯底原有的晶格不匹配，從而達到消除應力的目的。外延生長：將應力消除后的SiC襯底通過傳片室傳遞到反應室。在反應室內(nèi)，通過精確控制溫度、氣體流量和反應時間等工藝參數(shù)，進行SiC外延生長。外延生長完成后，將外延片從反應室中取出，通過傳片室傳遞到上下料室。技術特點高效應力消除：通過在消除應力室內(nèi)進行高溫、低壓和氮氣氛圍下的熱處理，能夠高效消除SiC襯底中的應力，提高外延片的濃厚度均勻性和晶體質(zhì)量。精確工藝控制：通過高精度的機械傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能夠精確控制溫度、壓力、氣體流量和反應時間等工藝參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)量的外延生長。高制程效率：消除應力處理和外延生長可以在不同的腔室內(nèi)同時進行，互不影響，從而提高了制程效率。適用于大尺寸襯底：該裝置和方法特別適用于8英寸等大尺寸SiC襯底的外延生長，能夠解決大尺寸襯底在外延生長過程中遇到的應力問題。應用前景應力消除外延生長裝置及外延生長方法在SiC半導體材料領域具有廣闊的應用前景。它可以用于制造高功率、高頻電子器件，如SiC功率二極管、SiC功率晶體管等。這些器件在電動汽車、智能電網(wǎng)、航空航天等領域具有廣泛的應用價值。隨著SiC半導體材料技術的不斷發(fā)展，應力消除外延生長裝置及外延生長方法將發(fā)揮越來越重要的作用。結論應力消除外延生長裝置及外延生長方法是一種高效、精確的SiC外延生長技術。它通過消除SiC襯底中的應力，提高了外延片的濃厚度均勻性和晶體質(zhì)量。同時，該裝置和方法具有精確工藝控制、高制程效率和適用于大尺寸襯底等優(yōu)點。在未來，隨著SiC半導體材料技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，應力消除外延生長裝置及外延生長方法將發(fā)揮更加重要的作用。高通量晶圓測厚系統(tǒng)高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（TotalThicknessVariation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（TotalIndicatedReading總指示讀數(shù)，STIR（SiteTotalIndicatedReading局部總指示讀數(shù)），LTV（LocalThicknessVariation局部厚度偏差）等這類技術指標。高通量晶圓測厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數(shù)。1，靈活適用更復雜的材料，從輕摻到重摻P型硅(P++)，碳化硅，藍寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。重摻型硅（強吸收晶圓的前后表面探測）粗糙的晶圓表面，（點掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案，不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響，因而對測量粗糙表面晶圓）低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過對偏振效應的補償，加強對低反射晶圓表面測量的信噪比）絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時測量多層結構，厚度可從μm級到數(shù)百μm級不等。可用于測量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至4μm，精度可達1nm。2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強，充分提高重復性測量能力。3，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光