沟槽结构碳化硅的外延填充方法

 

一、引言

沟槽结构碳化硅的外延填充方法是指通过在碳化硅衬底上形成的沟槽内填充高质量的外延层，以实现器件的电学和热学性能要求。这一过程中，不仅要保证外延层的填充率，还要避免空洞和缺陷的产生，从而确保器件的稳定性和可靠性。

二、外延填充方法

1. 实验准备
2. 在进行外延填充之前，首先需要通过实验确定外延生长和刻蚀的工艺参数。这通常包括使用与待填充的碳化硅正式片具有相同沟槽结构的生长实验片和刻蚀实验片进行试验。
3. 生长实验片：用于确定外延生长工艺参数，包括氢气流量、反应室生长压力、生长温度、硅氢比和碳硅比等。通过调整这些参数，可以得到沟槽台面和沟槽底部的外延沉积速率。
4. 刻蚀实验片：用于确定氯化氢刻蚀工艺参数，包括反应室刻蚀压力和氯氢比等。这些参数决定了沟槽台面和沟槽底部的刻蚀速率。
5. 2. 正式片的外延填充
6. 在完成实验准备后，将含沟槽结构的碳化硅正式片置于外延系统反应室内的石墨基座上，并按照以下步骤进行外延填充：
7. 外延生长：向反应室通入硅源和碳源，并根据沟槽结构层的掺杂类型，通入n型或p型掺杂源。根据生长实验片确定的外延生长工艺参数，开始外延生长。通过控制生长时间，可以控制沟槽底部的沉积厚度。
8. 压力降低：生长结束后，关闭硅源和碳源，保持氢气流量不变，快速降低反应腔压力。
9. 氯化氢刻蚀：根据刻蚀实验片确定的刻蚀工艺参数，向反应室通入氯化氢气体，通过氯化氢辅助氢气刻蚀去除沟槽结构台面上的外延层，同时改善槽内外延层表面质量。
10. 重复生长与刻蚀：重复上述外延生长和氯化氢刻蚀的步骤，直至达到所需的厚度要求，即完成沟槽结构的外延填充。
11. 抛光去除多余外延层：开腔取片后，通过抛光去除多余的外延层，以获得平整的表面。
12. 三、具体工艺参数
13. 生长工艺参数：氢气流量为60~120L/min，反应室生长压力为200~400mbar，生长温度为1600~1700℃，硅氢比小于0.08%，碳硅比为0.6~1.3。
14. 刻蚀工艺参数：反应室刻蚀压力为80~400mbar，氯氢比≥1%。
15. 四、方法优势
16. 高填充率：通过精确控制外延生长和刻蚀的工艺参数，可以大幅提高高深宽比沟槽结构的外延填充率。
17. 无空洞：该方法能够有效避免沟槽结构中空洞的出现，提高器件的可靠性和稳定性。
18. 节省成本：通过优化工艺参数，可以减少碳化硅晶片的使用量和断面SEM检测的次数，从而降低工艺成本。
19. 五、结论
20. 沟槽结构碳化硅的外延填充方法是碳化硅器件制造过程中的关键环节。通过精确控制外延生长和刻蚀的工艺参数，可以实现高填充率、无空洞的外延填充，从而提高器件的性能和可靠性。这一方法不仅适用于碳化硅器件的制造，也为其他高性能半导体材料的器件制造提供了借鉴和参考。

高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。

 

 

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。

 

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。

 

重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测）

 

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。 

 

1，可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。

 

2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，一改过去传统晶圆测量对于“主动式减震平台”的重度依赖，成本显著降低。

 

3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。