基于石英玻璃外延GaN的工藝改進(jìn)方法有哪些?
基于石英玻璃外延GaN的工藝改進(jìn)方法主要包括以下幾個(gè)方面:
一、晶圓片制備優(yōu)化
多次減薄處理:
采用不同材料的漿液和磨盤(pán)對(duì)石英玻璃進(jìn)行多次減薄處理,可以制備出預(yù)設(shè)厚度小于70μm且厚度均勻性TTV為±0.5μm的晶圓片結(jié)構(gòu)。
這種方法避免了石英玻璃本身機(jī)械性能脆弱易導(dǎo)致晶圓片結(jié)構(gòu)碎裂的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)保證了晶圓片結(jié)構(gòu)正面電路的完整性。
拋光處理:
對(duì)多次減薄處理后的石英玻璃進(jìn)行拋光處理,可以使表面粗糙度小于預(yù)設(shè)閾值,如表面粗糙度Ra小于1nm。
拋光處理能顯著增加散熱金屬層電鍍的致密性和附著力,從而有效改善晶圓片結(jié)構(gòu)工作時(shí)的散熱能力。
二、外延生長(zhǎng)方法改進(jìn)
MOCVD法:
MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法)是一種常用的外延生長(zhǎng)方法。通過(guò)優(yōu)化MOCVD工藝參數(shù),如反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度和載氣流速等,可以獲得高質(zhì)量的外延GaN薄膜。
MOCVD法制備的產(chǎn)量大,生長(zhǎng)周期短,適合用于大批量生產(chǎn)。但生長(zhǎng)完畢后需要進(jìn)行退火處理,且得到的薄膜可能會(huì)存在裂紋,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
MBE法:
MBE(分子束外延法)可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)GaN的生長(zhǎng),有利于減少反應(yīng)設(shè)備中NH3的揮發(fā)程度。
但MBE法的生長(zhǎng)速率較慢,不能滿足大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的要求。同時(shí),當(dāng)采用等離子體輔助方式時(shí),容易造成高能離子對(duì)薄膜的損傷。
HVPE法:
HVPE(氫化物氣相外延法)生長(zhǎng)速度快,且生長(zhǎng)的GaN晶體質(zhì)量較好。但高溫反應(yīng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)成本和技術(shù)要求都比較高。
三、其他輔助措施
襯底選擇與處理:
選擇合適的襯底材料,如Si襯底,并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,如清洗和拋光等,以提高外延生長(zhǎng)的質(zhì)量和均勻性。
溫度控制:
在外延生長(zhǎng)過(guò)程中,精確控制反應(yīng)腔內(nèi)的溫度是至關(guān)重要的。可以采用溫度傳感器(如UV 400系統(tǒng))來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外延片表面的溫度,以提高溫度控制的精度和穩(wěn)定性。
氣氛控制:
控制反應(yīng)腔內(nèi)的氣氛,如NH3的分壓和載氣的流量等,以優(yōu)化外延生長(zhǎng)的條件。
后續(xù)處理:
在外延生長(zhǎng)完成后,對(duì)晶圓片進(jìn)行后續(xù)的退火、清洗和檢測(cè)等處理,以確保其質(zhì)量和性能符合要求。
綜上所述,基于石英玻璃外延GaN的工藝改進(jìn)方法涉及晶圓片制備優(yōu)化、外延生長(zhǎng)方法改進(jìn)以及其他輔助措施等多個(gè)方面。通過(guò)綜合運(yùn)用這些方法和技術(shù),可以制備出高質(zhì)量、高性能的GaN外延晶圓片。
四、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),傳統(tǒng)上下雙探頭對(duì)射掃描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片,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4μm ,精度可達(dá)1nm。
1,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),一改過(guò)去傳統(tǒng)晶圓測(cè)量對(duì)于“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的重度依賴,成本顯著降低。
2,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。
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