引言

碳化硅（SiC）作為新一代半導體材料，因其出色的物理和化學特性，在功率電子、高頻通信、高溫環(huán)境等領域展現出巨大的應用潛力。然而，在SiC外延片的制備過程中，翹曲度問題一直是影響外延片質量和后續(xù)器件性能的關鍵因素之一。翹曲度不僅影響外延片的平整度，還可能對器件的封裝、互聯和可靠性產生嚴重影響。因此，矯正碳化硅外延片的翹曲度顯得尤為重要。本文將介紹幾種有效的矯正碳化硅外延片翹曲度的方法，旨在提高外延片的平整度，提升器件的性能和可靠性。

方法一：減薄與拋光法

減薄與拋光法是一種常用的矯正碳化硅外延片翹曲度的方法。該方法通過減薄外延片的厚度，并結合拋光處理，來改善外延片的平整度。

減薄處理

將碳化硅外延片的保護膜一面貼合在減薄機的多孔陶瓷吸附臺上，利用真空吸附技術固定外延片。

使用8000～30000目的金剛石砂輪對外延片的碳面進行減薄處理，減薄量通常在2～5微米之間。減薄過程中，金剛石砂輪高速旋轉，以實現快速切削。

拋光處理

將減薄后的碳化硅外延片貼附于化學機械拋光設備上。

根據減薄后的外延片翹曲度大小，使用0.1～1微米的多晶金剛石粉研磨液，在100g～300g/cm2的加壓下進行拋光處理，拋光時間通常為5～60分鐘。

拋光后，使用全自動雙面刷洗機對外延片進行兩面沖刷，以去除殘留的研磨液和雜質。沖刷過程中，使用尼龍毛刷和二流體（如純水和氮氣）進行反復沖刷，確保外延片表面的清潔度。

后續(xù)處理

使用保護膜能量照射外延片，然后揭掉保護膜，完成整個矯正過程。

該方法在矯正碳化硅外延片翹曲度的同時，能夠保持外延片的性質不受影響，減薄量較少，且對后續(xù)器件的性能無負面影響。

方法二：高溫熱處理法

高溫熱處理法是另一種有效的矯正碳化硅外延片翹曲度的方法。該方法通過高溫熱處理，使外延片材料發(fā)生塑性變形，從而改善其平整度。

清洗處理

對翹曲的碳化硅外延片表面進行清洗，去除表面的塵埃、油脂和其他污染物。

選擇托盤

根據外延生長所需的碳化硅襯底的不同翹曲度及翹曲趨勢要求，選擇具有相對應支撐面的托盤。

高溫熱處理

將托盤及其支撐的碳化硅外延片放入高溫熱處理設備中，升溫至400℃～1700℃，進行熱處理。熱處理時間通常在60分鐘以內。

在高溫下，碳化硅外延片材料變軟，未受托盤支撐的部位在重力作用下下墜，從而實現翹曲度的矯正。

后續(xù)處理

對熱處理后的碳化硅外延片再次進行清洗，去除表面的殘留物和雜質。

該方法在外延生長之前先對碳化硅外延片的翹曲進行矯正，能夠提高來料的良率，降低制造成本，并保證后續(xù)外延生長的厚度趨勢的一致性。

方法三：機械應力與退火處理法

機械應力與退火處理法是一種創(chuàng)新的矯正碳化硅外延片翹曲度的方法。該方法通過施加機械應力并結合退火處理，使外延片材料發(fā)生塑性變形和晶格重排，從而改善其平整度。

研磨拋光

對碳化硅外延片進行研磨拋光處理，以去除表面的粗糙層和缺陷。

施加機械應力

在研磨拋光后的碳化硅外延片上施加機械應力，使其產生向平整度減小方向的變形。機械應力的大小應根據外延片的翹曲度和期望的平整度進行調整。

退火處理

將施加機械應力后的碳化硅外延片加熱到足夠高的溫度，進行退火處理。退火過程中，外延片的晶格發(fā)生滑移和重排，從而將變形保留下來，實現翹曲度的矯正。

后續(xù)處理

對退火處理后的碳化硅外延片進行清洗和檢測，確保其表面質量和翹曲度滿足要求。

該方法通過精確控制機械應力和退火處理條件，能夠實現碳化硅外延片翹曲度的精確矯正，同時保持外延片的性能和可靠性。

結論

矯正碳化硅外延片的翹曲度是提高其質量和后續(xù)器件性能的關鍵步驟。本文介紹了減薄與拋光法、高溫熱處理法和機械應力與退火處理法三種有效的矯正方法。每種方法都有其優(yōu)勢和適用范圍，可以根據具體的生產需求和工藝條件進行選擇。通過采用這些方法，可以顯著提高碳化硅外延片的平整度，為制造高性能、高可靠性的SiC器件提供有力支持。未來，隨著SiC半導體材料技術的不斷發(fā)展，矯正碳化硅外延片翹曲度的方法也將不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，為SiC器件的廣泛應用奠定堅實基礎。

高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統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，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術指標。

高通量晶圓測厚系統，全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術，相比傳統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。

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級到數百μm級不等。 

可用于測量各類薄膜厚度，厚度可低至4μm ，精度可達1nm。

2，可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現在復雜工作環(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諧激光器，一改過去傳統SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長度短，而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。優(yōu)秀的抗干擾，實現小型化設計，同時也可兼容匹配EFEM系統實現產線自動化集成測量。

4，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。