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激光退火后,碳化硅襯底TTV變化管控

13小時前
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一、激光退火在碳化硅襯底加工中的作用與挑戰(zhàn)

激光退火是一種先進的熱處理技術,通過局部高溫作用,能夠修復碳化硅襯底中的晶格缺陷,提高晶體質量,優(yōu)化摻雜元素的分布,從而改善材料的導電性能和表面結構。然而,激光退火過程中,由于激光能量分布的不均勻性、退火參數(shù)的精確控制難度以及襯底材料的初始狀態(tài)等因素,往往會導致襯底表面TTV的變化,進而影響后續(xù)加工工序和最終產品的性能。

二、影響激光退火后TTV變化的關鍵因素

激光能量分布:激光退火過程中,激光能量的分布直接影響退火區(qū)域的溫度和熱應力分布。不均勻的能量分布會導致退火區(qū)域的不均勻收縮,進而引起TTV的變化。

退火參數(shù):包括激光功率、退火時間、掃描速度等。這些參數(shù)直接影響退火深度和溫度梯度,從而影響TTV的變化。

襯底初始狀態(tài):襯底的初始厚度、表面粗糙度、晶格缺陷等也會影響激光退火后的TTV。初始狀態(tài)的不均勻性會加劇退火過程中的不均勻性。

退火環(huán)境:退火過程中的氣氛、溫度梯度等環(huán)境因素也會影響TTV的變化。例如,氧氣存在時,可能引發(fā)表面氧化,導致額外的TTV變化。

三、激光退火后TTV變化管控的策略

優(yōu)化激光能量分布:采用先進的激光控制系統(tǒng),實現(xiàn)激光能量的均勻分布。通過調整激光束的形狀、大小和掃描模式,確保退火區(qū)域的溫度分布均勻,減少TTV的變化。

精確控制退火參數(shù):通過實驗驗證和模擬仿真,確定最佳的退火參數(shù)組合。采用高精度的控制系統(tǒng),實現(xiàn)激光功率、退火時間、掃描速度等參數(shù)的精確控制,確保退火深度和溫度梯度的穩(wěn)定性。

改善襯底初始狀態(tài):采用先進的襯底制備工藝,提高襯底的初始厚度均勻性和表面質量。通過嚴格的檢測手段,確保襯底在激光退火前的初始狀態(tài)符合加工要求。

優(yōu)化退火環(huán)境:控制退火過程中的氣氛和溫度梯度,避免表面氧化和額外的TTV變化。采用惰性氣氛或真空環(huán)境進行退火,以減少氧氣的影響。同時,優(yōu)化退火設備的熱設計,確保溫度梯度的穩(wěn)定性和可控性。

引入先進檢測技術:在激光退火后,采用高精度的測量儀器對襯底的TTV進行實時監(jiān)測和反饋。根據測量結果,及時調整退火參數(shù)和工藝條件,確保產品質量的穩(wěn)定性和一致性。

四、結論與展望

激光退火后碳化硅襯底TTV變化的管控是確保碳化硅襯底加工精度和可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過優(yōu)化激光能量分布、精確控制退火參數(shù)、改善襯底初始狀態(tài)、優(yōu)化退火環(huán)境以及引入先進檢測技術,我們可以有效降低激光退火后的TTV變化,提高碳化硅襯底的一致性和可靠性。未來,隨著碳化硅材料在半導體領域的廣泛應用,對碳化硅襯底TTV控制的要求將越來越高。因此,我們需要不斷探索和創(chuàng)新,以更加高效、精準的方式實現(xiàn)碳化硅襯底的高質量加工。

五、高通晶圓測厚系統(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諧掃頻激光技術,傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片,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 構,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,厚度最薄可低至 4 μm ,精度可達1nm。

1,可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強,一改過去傳統(tǒng)晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴,成本顯著降低。

2,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。

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