用于半导体外延片生长的CVD石墨托盘结构

一、引言

在半导体制造业中，外延生长技术扮演着至关重要的角色。化学气相沉积（CVD）作为一种主流的外延生长方法，被广泛应用于制备高质量的外延片。而在CVD外延生长过程中，石墨托盘作为承载和支撑半导体衬底的关键组件，其结构和性能对外延片的质量具有决定性影响。本文将详细介绍一种用于半导体外延片生长的CVD石墨托盘结构，探讨其设计特点、工作原理及在半导体制造中的应用优势。

二、结构特点

该CVD石墨托盘结构主要由石墨管、石英管、上层托盘、下层托盘以及电机等部分组成。具体结构特点如下：

石墨管与石英管

石墨管作为托盘的主要支撑结构，具有良好的高温稳定性和导电性。石墨管上端置入下层托盘底部的凹槽内，通过配合定位确保结构的稳定性。石英管套设于石墨管内，且石英管的管芯与凹槽上方的通孔联通，用于引导反应气体的流动。

上层托盘与下层托盘

上层托盘和下层托盘共同构成托盘结构的主体部分。下层托盘下端部中央设有凹槽，凹槽上方中央设有通孔，用于与石墨管和石英管配合。上层托盘下端设有容纳基片的基板槽，下层托盘上端设有容纳基板的基板槽及凸出于下层托盘上表面的支撑块。上层托盘设于下层托盘上端，之间以支撑块衔接，形成稳定的结构。

电机

电机与石墨管传动连接，用于驱动石墨管及上下层托盘一起转动。通过电机的驱动，可以实现托盘结构的旋转，从而优化反应腔内气体的流动和分布。

三、工作原理

该CVD石墨托盘结构的工作原理基于CVD外延生长的基本原理。在生长过程中，反应气体通过石英管灌入，气体上升到上层托盘时，转90°角向上层托盘与下层托盘之间形成的反应腔内横穿。反应气体在托盘结构内均匀分布，为外延生长提供必要的反应物。

在电机的驱动下，石墨管及上下层托盘一起转动。利用流体粘性力产生的效应，靠近基片的气体随同托盘一起转动，使装设在上层托盘的基片与装设在下层托盘之间的气流形成从中心到外缘的均匀的流场、温度场和浓度场。这种均匀的流场、温度场和浓度场有助于在基板上形成均匀的外延层。

四、应用优势

高质量外延片

该CVD石墨托盘结构通过优化反应腔内气体的流动和分布，实现了外延层的均匀生长。这种均匀的生长条件有助于提高外延片的质量和均匀性，满足高性能半导体器件的制造需求。

灵活的生长方式

该托盘结构可实现向上和向下两种生长方式。通过调整托盘结构中的气体通道和基板槽位置，可以灵活地选择外延片的生长方向，满足不同应用场景的需求。

高效的生长效率

电机驱动托盘结构的旋转，优化了反应腔内气体的流动和分布，提高了外延生长的效率。同时，托盘结构的设计也考虑了高温稳定性和导电性等因素，确保了生长过程的稳定性和可靠性。

广泛的应用领域

该CVD石墨托盘结构适用于多种半导体材料的外延生长，如碳化硅（SiC）、硅（Si）等。其高质量的外延片和灵活的生长方式使其成为半导体制造领域的重要工具，广泛应用于电力电子、微波器件、高温传感器等领域。

五、结论

综上所述，用于半导体外延片生长的CVD石墨托盘结构具有高质量、灵活、高效和广泛应用领域等优点。通过优化托盘结构的设计和工作原理，实现了外延层的均匀生长和高效生长。该托盘结构在半导体制造领域具有广阔的应用前景和重要的技术价值。随着半导体技术的不断进步和应用领域的拓展，该托盘结构将不断得到完善和推广，为半导体制造业的发展做出更大的贡献。

六、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。