溝槽結(jié)構(gòu)碳化硅的外延填充方法

溝槽結(jié)構(gòu)碳化硅的外延填充方法碳化硅（SiC）作為一種高性能半導(dǎo)體材料，因其出色的熱穩(wěn)定性、高硬度和高電子遷移率，在電力電子、微電子和光電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其在制造高壓、高溫和高頻器件時，碳化硅材料更是具有顯著優(yōu)勢。然而，碳化硅器件的制造過程中，溝槽結(jié)構(gòu)的外延填充是一個技術(shù)難點，直接關(guān)系到器件的性能和可靠性。本文將詳細(xì)介紹一種溝槽結(jié)構(gòu)碳化硅的外延填充方法。一、引言溝槽結(jié)構(gòu)碳化硅的外延填充方法是指通過在碳化硅襯底上形成的溝槽內(nèi)填充高質(zhì)量的外延層，以實現(xiàn)器件的電學(xué)和熱學(xué)性能要求。這一過程中，不僅要保證外延層的填充率，還要避免空洞和缺陷的產(chǎn)生，從而確保器件的穩(wěn)定性和可靠性。二、外延填充方法1.實驗準(zhǔn)備在進(jìn)行外延填充之前，首先需要通過實驗確定外延生長和刻蝕的工藝參數(shù)。這通常包括使用與待填充的碳化硅正式片具有相同溝槽結(jié)構(gòu)的生長實驗片和刻蝕實驗片進(jìn)行試驗。生長實驗片：用于確定外延生長工藝參數(shù)，包括氫氣流量、反應(yīng)室生長壓力、生長溫度、硅氫比和碳硅比等。通過調(diào)整這些參數(shù)，可以得到溝槽臺面和溝槽底部的外延沉積速率?？涛g實驗片：用于確定氯化氫刻蝕工藝參數(shù)，包括反應(yīng)室刻蝕壓力和氯氫比等。這些參數(shù)決定了溝槽臺面和溝槽底部的刻蝕速率。2.正式片的外延填充在完成實驗準(zhǔn)備后，將含溝槽結(jié)構(gòu)的碳化硅正式片置于外延系統(tǒng)反應(yīng)室內(nèi)的石墨基座上，并按照以下步驟進(jìn)行外延填充：外延生長：向反應(yīng)室通入硅源和碳源，并根據(jù)溝槽結(jié)構(gòu)層的摻雜類型，通入n型或p型摻雜源。根據(jù)生長實驗片確定的外延生長工藝參數(shù)，開始外延生長。通過控制生長時間，可以控制溝槽底部的沉積厚度。壓力降低：生長結(jié)束后，關(guān)閉硅源和碳源，保持氫氣流量不變，快速降低反應(yīng)腔壓力。氯化氫刻蝕：根據(jù)刻蝕實驗片確定的刻蝕工藝參數(shù)，向反應(yīng)室通入氯化氫氣體，通過氯化氫輔助氫氣刻蝕去除溝槽結(jié)構(gòu)臺面上的外延層，同時改善槽內(nèi)外延層表面質(zhì)量。重復(fù)生長與刻蝕：重復(fù)上述外延生長和氯化氫刻蝕的步驟，直至達(dá)到所需的厚度要求，即完成溝槽結(jié)構(gòu)的外延填充。拋光去除多余外延層：開腔取片后，通過拋光去除多余的外延層，以獲得平整的表面。三、具體工藝參數(shù)生長工藝參數(shù)：氫氣流量為60~120L/min，反應(yīng)室生長壓力為200~400mbar，生長溫度為1600~1700℃，硅氫比小于0.08%，碳硅比為0.6~1.3?？涛g工藝參數(shù)：反應(yīng)室刻蝕壓力為80~400mbar，氯氫比≥1%。四、方法優(yōu)勢高填充率：通過精確控制外延生長和刻蝕的工藝參數(shù)，可以大幅提高高深寬比溝槽結(jié)構(gòu)的外延填充率。無空洞：該方法能夠有效避免溝槽結(jié)構(gòu)中空洞的出現(xiàn)，提高器件的可靠性和穩(wěn)定性。節(jié)省成本：通過優(yōu)化工藝參數(shù)，可以減少碳化硅晶片的使用量和斷面SEM檢測的次數(shù)，從而降低工藝成本。五、結(jié)論溝槽結(jié)構(gòu)碳化硅的外延填充方法是碳化硅器件制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過精確控制外延生長和刻蝕的工藝參數(shù)，可以實現(xiàn)高填充率、無空洞的外延填充，從而提高器件的性能和可靠性。這一方法不僅適用于碳化硅器件的制造，也為其他高性能半導(dǎo)體材料的器件制造提供了借鑒和參考。高通量晶圓測厚系統(tǒng)高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（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(shù)指標(biāo)。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(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)絇型硅(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）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?dāng)_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(yīng)的補償，加強(qiáng)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，厚度最薄可低至4μm，精度可達(dá)1nm。2，可調(diào)諧掃