一、引言

在半導體制造業(yè)中，外延生長技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色?；瘜W氣相沉積（CVD）作為一種主流的外延生長方法，被廣泛應用于制備高質(zhì)量的外延片。而在CVD外延生長過程中，石墨托盤作為承載和支撐半導體襯底的關(guān)鍵組件，其結(jié)構(gòu)和性能對外延片的質(zhì)量具有決定性影響。本文將詳細介紹一種用于半導體外延片生長的CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)，探討其設計特點、工作原理及在半導體制造中的應用優(yōu)勢。

二、結(jié)構(gòu)特點

該CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)主要由石墨管、石英管、上層托盤、下層托盤以及電機等部分組成。具體結(jié)構(gòu)特點如下：

石墨管與石英管

石墨管作為托盤的主要支撐結(jié)構(gòu)，具有良好的高溫穩(wěn)定性和導電性。石墨管上端置入下層托盤底部的凹槽內(nèi)，通過配合定位確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。石英管套設于石墨管內(nèi)，且石英管的管芯與凹槽上方的通孔聯(lián)通，用于引導反應氣體的流動。

上層托盤與下層托盤

上層托盤和下層托盤共同構(gòu)成托盤結(jié)構(gòu)的主體部分。下層托盤下端部設有凹槽，凹槽上方設有通孔，用于與石墨管和石英管配合。上層托盤下端設有容納基片的基板槽，下層托盤上端設有容納基板的基板槽及凸出于下層托盤上表面的支撐塊。上層托盤設于下層托盤上端，之間以支撐塊銜接，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

電機

電機與石墨管傳動連接，用于驅(qū)動石墨管及上下層托盤一起轉(zhuǎn)動。通過電機的驅(qū)動，可以實現(xiàn)托盤結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，從而優(yōu)化反應腔內(nèi)氣體的流動和分布。

三、工作原理

該CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)的工作原理基于CVD外延生長的基本原理。在生長過程中，反應氣體通過石英管灌入，氣體上升到上層托盤時，轉(zhuǎn)90°角向上層托盤與下層托盤之間形成的反應腔內(nèi)橫穿。反應氣體在托盤結(jié)構(gòu)內(nèi)均勻分布，為外延生長提供必要的反應物。

在電機的驅(qū)動下，石墨管及上下層托盤一起轉(zhuǎn)動。利用流體粘性力產(chǎn)生的效應，靠近基片的氣體隨同托盤一起轉(zhuǎn)動，使裝設在上層托盤的基片與裝設在下層托盤之間的氣流形成從中心到外緣的均勻的流場、溫度場和濃度場。這種均勻的流場、溫度場和濃度場有助于在基板上形成均勻的外延層。

四、應用優(yōu)勢

高質(zhì)量外延片

該CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化反應腔內(nèi)氣體的流動和分布，實現(xiàn)了外延層的均勻生長。這種均勻的生長條件有助于提高外延片的質(zhì)量和均勻性，滿足高性能半導體器件的制造需求。

靈活的生長方式

該托盤結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)向上和向下兩種生長方式。通過調(diào)整托盤結(jié)構(gòu)中的氣體通道和基板槽位置，可以靈活地選擇外延片的生長方向，滿足不同應用場景的需求。

高效的生長效率

電機驅(qū)動托盤結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，優(yōu)化了反應腔內(nèi)氣體的流動和分布，提高了外延生長的效率。同時，托盤結(jié)構(gòu)的設計也考慮了高溫穩(wěn)定性和導電性等因素，確保了生長過程的穩(wěn)定性和可靠性。

廣泛的應用領域

該CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)適用于多種半導體材料的外延生長，如碳化硅（SiC）、硅（Si）等。其高質(zhì)量的外延片和靈活的生長方式使其成為半導體制造領域的重要工具，廣泛應用于電力電子、微波器件、高溫傳感器等領域。

五、結(jié)論

綜上所述，用于半導體外延片生長的CVD石墨托盤結(jié)構(gòu)具有高質(zhì)量、靈活、高效和廣泛應用領域等優(yōu)點。通過優(yōu)化托盤結(jié)構(gòu)的設計和工作原理，實現(xiàn)了外延層的均勻生長和高效生長。該托盤結(jié)構(gòu)在半導體制造領域具有廣闊的應用前景和重要的技術(shù)價值。隨著半導體技術(shù)的不斷進步和應用領域的拓展，該托盤結(jié)構(gòu)將不斷得到完善和推廣，為半導體制造業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

六、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（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)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(shù)，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)。

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(jié)構(gòu)，厚度可從μm級到數(shù)百μm級不等。 

1，可用于測量各類薄膜厚度，厚度可低至 4 μm ，精度可達1nm。

2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在工作環(huán)境中抗干擾能力強，一改過去傳統(tǒng)晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴，成本顯著降低。

3，靈活的運動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。