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激光退火后,碳化硅衬底TTV变化管控

广州万智光学技术有限公司 2024-12-24 09:50 次阅读

一、激光退火在碳化硅衬底加工中的作用与挑战

激光退火是一种先进的热处理技术,通过局部高温作用,能够修复碳化硅衬底中的晶格缺陷,提高晶体质量,优化掺杂元素的分布,从而改善材料的导电性能和表面结构。然而,激光退火过程中,由于激光能量分布的不均匀性、退火参数的精确控制难度以及衬底材料的初始状态等因素,往往会导致衬底表面TTV的变化,进而影响后续加工工序和最终产品的性能。

二、影响激光退火后TTV变化的关键因素

激光能量分布:激光退火过程中,激光能量的分布直接影响退火区域的温度和热应力分布。不均匀的能量分布会导致退火区域的不均匀收缩,进而引起TTV的变化。

退火参数:包括激光功率、退火时间、扫描速度等。这些参数直接影响退火深度和温度梯度,从而影响TTV的变化。

衬底初始状态:衬底的初始厚度、表面粗糙度、晶格缺陷等也会影响激光退火后的TTV。初始状态的不均匀性会加剧退火过程中的不均匀性。

退火环境:退火过程中的气氛、温度梯度等环境因素也会影响TTV的变化。例如,氧气存在时,可能引发表面氧化,导致额外的TTV变化。

三、激光退火后TTV变化管控的策略

优化激光能量分布:采用先进的激光控制系统,实现激光能量的均匀分布。通过调整激光束的形状、大小和扫描模式,确保退火区域的温度分布均匀,减少TTV的变化。

精确控制退火参数:通过实验验证和模拟仿真,确定最佳的退火参数组合。采用高精度控制系统,实现激光功率、退火时间、扫描速度等参数的精确控制,确保退火深度和温度梯度的稳定性。

改善衬底初始状态:采用先进的衬底制备工艺,提高衬底的初始厚度均匀性和表面质量。通过严格的检测手段,确保衬底在激光退火前的初始状态符合加工要求。

优化退火环境:控制退火过程中的气氛和温度梯度,避免表面氧化和额外的TTV变化。采用惰性气氛或真空环境进行退火,以减少氧气的影响。同时,优化退火设备的热设计,确保温度梯度的稳定性和可控性。

引入先进检测技术:在激光退火后,采用高精度的测量仪器对衬底的TTV进行实时监测和反馈。根据测量结果,及时调整退火参数和工艺条件,确保产品质量的稳定性和一致性。

四、结论与展望

激光退火后碳化硅衬底TTV变化的管控是确保碳化硅衬底加工精度和可靠性的重要环节。通过优化激光能量分布、精确控制退火参数、改善衬底初始状态、优化退火环境以及引入先进检测技术,我们可以有效降低激光退火后的TTV变化,提高碳化硅衬底的一致性和可靠性。未来,随着碳化硅材料在半导体领域的广泛应用,对碳化硅衬底TTV控制的要求将越来越高。因此,我们需要不断探索和创新,以更加高效、精准的方式实现碳化硅衬底的高质量加工。

五、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;

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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,传统上下双探头对射扫描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圆片,一次性测量所有平面度及厚度参数。

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1,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。

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重掺型硅(强吸收晶圆的前后表面探测)

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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)

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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)

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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。

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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。

1,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。

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2,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。

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