引言

碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料，因其出色的物理和化學(xué)特性，在功率電子、高頻通信及高溫環(huán)境等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，在SiC外延生長(zhǎng)過(guò)程中，掉落物缺陷（如顆粒脫落、乳凸等）一直是影響外延片質(zhì)量和器件性能的關(guān)鍵因素。這些缺陷不僅會(huì)降低外延片的良品率，還可能對(duì)后續(xù)器件的可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成，對(duì)于提升SiC器件的性能和可靠性具有重要意義。本文將介紹一種創(chuàng)新的方法，旨在通過(guò)優(yōu)化生長(zhǎng)工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)，有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成。

方法概述

該方法的核心在于利用氫氣吹掃技術(shù)，結(jié)合特定的生長(zhǎng)工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)，以有效清除生長(zhǎng)爐腔內(nèi)的稀松、易脫落的碳化硅顆粒，從而減少掉落物缺陷的生成。具體步驟如下：

生長(zhǎng)爐腔氫氣吹掃：

在SiC外延生長(zhǎng)過(guò)程中，定時(shí)將氫氣通入生長(zhǎng)爐腔內(nèi)，利用氫氣的蝕刻作用，將稀松、易脫落的碳化硅顆粒吹掃到特制的托盤(pán)上。

氫氣作為硅源和碳源的載氣參與反應(yīng)，同時(shí)也在反應(yīng)沉積過(guò)程中有一定的蝕刻作用。在特定的條件下（如50mbar的低壓、1500℃-1600℃的高溫、130L的氫氣流量和15分鐘的吹掃時(shí)間），氫氣能夠促使附著能力較弱的碳化硅顆粒松動(dòng)并掉落。

托盤(pán)設(shè)計(jì)與收集：

設(shè)計(jì)特制的托盤(pán)，用于收集掉落的碳化硅顆粒。托盤(pán)由石墨材料制成，具有耐高溫、耐腐蝕的特性。

托盤(pán)通過(guò)傳動(dòng)裝置（如機(jī)械手或XYZ三軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）驅(qū)動(dòng)進(jìn)入生長(zhǎng)爐腔內(nèi)，并在氫氣吹掃過(guò)程中保持靜止，以便有效收集掉落的顆粒。

定期清理與維護(hù)：

使用傳動(dòng)裝置將托盤(pán)從生長(zhǎng)爐腔內(nèi)取出，并在無(wú)塵車間進(jìn)行清理，以去除收集的碳化硅顆粒。

清理后，托盤(pán)重新放回生長(zhǎng)爐腔內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行SiC外延生長(zhǎng)。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，確定氫氣吹掃和托盤(pán)清理的時(shí)間間隔，以確保生長(zhǎng)爐腔內(nèi)始終保持干凈狀態(tài)。

優(yōu)化生長(zhǎng)工藝：

結(jié)合氫氣吹掃技術(shù)，優(yōu)化SiC外延生長(zhǎng)工藝，如調(diào)整生長(zhǎng)溫度、氣體流量和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，以進(jìn)一步提高外延片的質(zhì)量和性能。

通過(guò)精確控制生長(zhǎng)工藝參數(shù)，減少外延生長(zhǎng)過(guò)程中的應(yīng)力積累和缺陷生成，從而提高外延片的良品率和可靠性。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

減少掉落物缺陷：通過(guò)氫氣吹掃技術(shù)，有效清除生長(zhǎng)爐腔內(nèi)的稀松、易脫落的碳化硅顆粒，從而減少掉落物缺陷的生成。

提高產(chǎn)品質(zhì)量：定期清理托盤(pán)和生長(zhǎng)爐腔，保持內(nèi)部干凈狀態(tài)，有助于減少污染和缺陷，提高SiC外延片的質(zhì)量和性能。

延長(zhǎng)設(shè)備壽命：通過(guò)減少生長(zhǎng)爐腔內(nèi)的顆粒物積累，降低對(duì)設(shè)備部件的磨損和腐蝕，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

降低生產(chǎn)成本：優(yōu)化生長(zhǎng)工藝和減少缺陷生成，有助于提高SiC外延片的良品率和生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本。

應(yīng)用前景

該方法在SiC外延生長(zhǎng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)有效抑制掉落物缺陷的生成，可以顯著提高SiC外延片的質(zhì)量和性能，為制造高性能、高可靠性的SiC器件提供有力支持。此外，該方法還適用于其他半導(dǎo)體材料的外延生長(zhǎng)過(guò)程，具有廣泛的適用性和推廣價(jià)值。

結(jié)論

有效抑制SiC外延片掉落物缺陷的生成是提升SiC器件性能和可靠性的關(guān)鍵。通過(guò)采用氫氣吹掃技術(shù)、優(yōu)化生長(zhǎng)工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)等方法，可以顯著減少掉落物缺陷的生成，提高SiC外延片的質(zhì)量和性能。未來(lái)，隨著SiC半導(dǎo)體材料技術(shù)的不斷發(fā)展，該方法將在SiC器件制造領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)以光學(xué)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(biāo)。

高通量晶圓測(cè)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(duì)射掃描方式；可一次性測(cè)量所有平面度及厚度參數(shù)。

1，靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè)）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測(cè)方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對(duì)測(cè)量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過(guò)對(duì)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對(duì)低反射晶圓表面測(cè)量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時(shí)測(cè)量多層結(jié)構(gòu)，厚度可從μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)不等。 

可用于測(cè)量各類薄膜厚度，厚度可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在復(fù)雜工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，充分提高重復(fù)性測(cè)量能力。

3，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過(guò)去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長(zhǎng)度短，而重度依賴“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的情況。優(yōu)秀的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動(dòng)化集成測(cè)量。

4，靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測(cè)量。