在現(xiàn)代半導體工藝中，外延片的質(zhì)量直接影響到器件的性能和可靠性。堆垛層錯是外延片常見的缺陷之一，它會導致器件的電學性能下降和可靠性問題。為了克服現(xiàn)有技術中的這一缺點，發(fā)明了一種新的降低外延片堆垛層錯缺陷的外延方法，并在6英寸4H-SiC外延片的外延生長中得到了應用。

一、方法概述

這種新的外延方法主要包括以下步驟：

襯底準備：將襯底放置于反應室內(nèi)的生長位置。

氫氣刻蝕：向反應室內(nèi)通入氫氣，直至主氣流達到90～140slm，壓力控制在60～110mbar，升溫至1630～1670℃，在氫氣氛圍下對襯底進行刻蝕，持續(xù)10～20分鐘。這一步驟的目的是減少襯底上的基平面位錯（BPD）。

d一外延緩沖層生長：向反應室內(nèi)通入乙烯和三氯氫硅氣體，調(diào)整反應室內(nèi)C/Si比值在0.9～1.2的偏硅范圍，在襯底的刻蝕面上低速生長d一外延緩沖層。乙烯的體積流量為10～20sccm，三氯氫硅的體積流量為20～40sccm，生長速率為2.0～4.0μm/h，厚度為0.1～0.3μm。

第二外延緩沖層生長：繼續(xù)通入乙烯及三氯氫硅氣體，調(diào)整反應室內(nèi)C/Si比值在0.6～0.9的富硅范圍，在d一外延緩沖層上低速生長第二外延緩沖層。乙烯的體積流量為20～60sccm，三氯氫硅的體積流量為30～160sccm，生長速率為7～15μm/h，厚度為0.2～1.0μm。

第二外延緩沖層刻蝕：停止通入乙烯和三氯氫硅，將反應室內(nèi)溫度降至1600～1630℃，在氫氣氛圍下刻蝕第二外延緩沖層4～10分鐘。

第三外延緩沖層生長（可選）：改變乙烯和三氯氫硅的流量，使反應室內(nèi)C/Si比值在0.9～1.1的偏富硅范圍，在第二外延緩沖層的刻蝕面上低速生長第三外延緩沖層。乙烯的體積流量為30～90sccm，三氯氫硅的體積流量為60～170sccm，生長速率為7～15μm/h，厚度為0.2～1.0μm。

外延層生長：逐漸增加乙烯和三氯氫硅的流量，使反應室內(nèi)C/Si比值在1.0～1.2的偏碳范圍，高速生長外延層，形成外延片。乙烯的體積流量為120～140sccm，三氯氫硅的體積流量為270～310sccm，生長速率為50～60μm/h，厚度為6～15μm。

外延片處理：將反應室溫度降至700～900℃，取出外延片并進行檢測、清洗和封裝。

二、技術特點與應用

減少堆垛層錯密度：通過高溫原位氫氣刻蝕和低速生長不同C/Si比的外延緩沖層，有效抑制襯底、外延緩沖層和外延層界面處堆垛層錯的產(chǎn)生，將外延片中堆垛層錯密度控制在0.1～0.30cm^-2以內(nèi)。

高質(zhì)量外延片：外延緩沖層和外延層生長過程中采用高純N2作為摻雜源，使外延層達到制作功率器件所需的摻雜濃度，從而制備出高質(zhì)量的N型碳化硅外延片。

反應室適應性：該方法適用于水平熱壁反應器，外延片的堆垛層錯平均密度為0.1～0.5cm^-2，優(yōu)于現(xiàn)有技術的3～6cm^-2。

應用前景：該方法已成功應用于6英寸4H-SiC外延片的外延生長中，通過優(yōu)化生長條件和工藝步驟，顯著提高了外延片的質(zhì)量和可靠性，適用于高性能半導體器件的制造。

三、結(jié)論

這種降低外延片堆垛層錯缺陷的外延方法通過精確控制生長條件和工藝步驟，有效減少了外延片中的堆垛層錯密度，提高了外延片的質(zhì)量和可靠性。該方法具有廣泛的應用前景，可用于高性能半導體器件的制造，為半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)

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

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，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)。

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(jié) 構(gòu)，厚 度 可 從μm級到數(shù)百μm 級不等。 

可用于測量各類薄膜厚度，厚度可低至 4 μm ，精度可達1nm。

2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)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(diào)諧激光器，一改過去傳統(tǒng)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(xiàn)小型化設計，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)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。