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碳化硅(SiC)作为新一代半导体材料,因其出色的物理和化学特性,在功率电子、高频通信、高温环境等领域展现出巨大的应用潜力。然而,在SiC外延片的制备过程中,翘曲度问题一直是影响外延片质量和后续器件性能的重要的条件之一。翘曲度不仅影响外延片的平整度,还可能对器件的封装、互联和可靠性产生严重影响。因此,矫正碳化硅外延片的翘曲度显得很重要。本文将介绍几种有效的矫正碳化硅外延片翘曲度的方法,旨在提高外延片的平整度,提升器件的性能和可靠性。
减薄与抛光法是一种常用的矫正碳化硅外延片翘曲度的方法。该方法通过减薄外延片的厚度,并结合抛光处理,来改善外延片的平整度。
将碳化硅外延片的保护膜一面贴合在减薄机的多孔陶瓷吸附台上,利用真空吸附技术固定外延片。
使用8000~30000目的金刚石砂轮对外延片的碳面进行减薄处理,减薄量通常在2~5微米之间。减薄过程中,金刚石砂轮非常快速地旋转,以实现快速切削。
根据减薄后的外延片翘曲度大小,使用0.1~1微米的多晶金刚石粉研磨液,在100g~300g/cm²的加压下进行抛光处理,抛光时间通常为5~60分钟。
抛光后,使用全自动双面刷洗机对外延片进行两面冲刷,以去除残留的研磨液和杂质。冲刷过程中,使用尼龙毛刷和二流体(如纯水和氮气)进行反复冲刷,确保外延片表面的清洁度。
该方法在矫正碳化硅外延片翘曲度的同时,能够保持外延片的性质不受影响,减薄量较少,且对后续器件的性能无负面影响。
高温热处理法是另一种有效的矫正碳化硅外延片翘曲度的方法。该方法通过高温热处理,使外延片材料发生塑性变形,从而改善其平整度。
根据外延生长所需的碳化硅衬底的不同翘曲度及翘曲趋势要求,选择具有相对应支撑面的托盘。
将托盘及其支撑的碳化硅外延片放入高温热处理设备中,升温至400℃~1700℃,进行热处理。热处理时间通常在60分钟以内。
在高温下,碳化硅外延片材料变软,未受托盘支撑的部位在重力作用下下坠,以此来实现翘曲度的矫正。
该方法在外延生长之前先对碳化硅外延片的翘曲进行矫正,可提升来料的良率,降造成本,并保证后续外延生长的厚度趋势的一致性。
机械应力与退火处理法是一种创新的矫正碳化硅外延片翘曲度的方法。该方法通过施加机械应力并结合退火处理,使外延片材料发生塑性变形和晶格重排,从而改善其平整度。
在研磨抛光后的碳化硅外延片上施加机械应力,使其产生向平整度减小方向的变形。机械应力的大小应根据外延片的翘曲度和期望的平整度进行调整。
将施加机械应力后的碳化硅外延片加热到足够高的温度,进行退火处理。退火过程中,外延片的晶格发生滑移和重排,从而将变形保留下来,实现翘曲度的矫正。
对退火处理后的碳化硅外延片进行清理洗涤和检测,确保其表面上的质量和翘曲度满足要求。
该方法通过精确控制机械应力和退火处理条件,可以在一定程度上完成碳化硅外延片翘曲度的精确矫正,同时保持外延片的性能和可靠性。
矫正碳化硅外延片的翘曲度是提高其质量和后续器件性能的关键步骤。本文介绍了减薄与抛光法、高温热处理法和机械应力与退火处理法三种有效的矫正方法。每种方法都有其独特的优势和适合使用的范围,能够准确的通过具体的生产需求和工艺条件做出合理的选择。通过采用这一些方法,可以明显提高碳化硅外延片的平整度,为制造高性能、高可靠性的SiC器件提供有力支持。未来,随着SiC半导体材料技术的持续不断的发展,矫正碳化硅外延片翘曲度的方法也将一直在优化和创新,为SiC器件的广泛应用奠定坚实基础。
高通量晶圆测厚系统,全新采用的第三代可调谐扫频激光技术,相比传统上下双探头对射扫描方式;可一次性测量所有平面度及厚度参数。
1,灵活适用更复杂的材料,从轻掺到重掺 P 型硅 (P++),碳化硅,蓝宝石,玻璃,铌酸锂等晶圆材料。
粗糙的晶圆表面,(点扫描的第三代扫频激光,相比靠光谱探测方案,不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响,因而对测量粗糙表面晶圆)
低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3);(通过对偏振效应的补偿,加强对低反射晶圆表面测量的信噪比)
绝缘体上硅(SOI)和MEMS,可同时测量多层结构,厚度可从μm级到数百μm级不等。
2,可调谐扫频激光的“温漂”解决能力,体现在极端工作环境中抗干扰能力强,充分提高重复性测量能力。
3,采用第三代高速扫频可调谐激光器,一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式,解决了由于相干长度短,而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰,实现小型化设计,同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。