基于石英玻璃外延GaN的工藝改進方法主要包括以下幾個方面:
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對石英玻璃進行多次減薄處理,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械性能脆弱易導(dǎo)致晶圓片結(jié)構(gòu)碎裂的風(fēng)險,同時保證了晶圓片結(jié)構(gòu)正面電路的完整性。
拋光處理:
對多次減薄處理后的石英玻璃進行拋光處理,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)工作時的散熱能力。
二、外延生長方法改進
MOCVD法:
MOCVD(金屬有機化學(xué)氣相沉積法)是一種常用的外延生長方法。通過優(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,生長周期短,適合用于大批量生產(chǎn)。但生長完畢后需要進行退火處理,且得到的薄膜可能會存在裂紋,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現(xiàn)GaN的生長,有利于減少反應(yīng)設(shè)備中NH3的揮發(fā)程度。
但MBE法的生長速率較慢,不能滿足大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的要求。同時,當(dāng)采用等離子體輔助方式時,容易造成高能離子對薄膜的損傷。
HVPE法:
HVPE(氫化物氣相外延法)生長速度快,且生長的GaN晶體質(zhì)量較好。但高溫反應(yīng)對生產(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,并對其進行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,如清洗和拋光等,以提高外延生長的質(zhì)量和均勻性。
溫度控制:
在外延生長過程中,精確控制反應(yīng)腔內(nèi)的溫度是至關(guān)重要的??梢圆捎脺囟葌鞲衅鳎ㄈ鏤V 400系統(tǒng))來實時監(jiān)測外延片表面的溫度,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)化外延生長的條件。
后續(xù)處理:
在外延生長完成后,對晶圓片進行后續(xù)的退火、清洗和檢測等處理,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的工藝改進方法涉及晶圓片制備優(yōu)化、外延生長方法改進以及其他輔助措施等多個方面。通過綜合運用這些方法和技術(shù),可以制備出高質(zhì)量、高性能的GaN外延晶圓片。
四、高通量晶圓測厚系統(tǒng)
高通量晶圓測厚系統(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(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◤娢站A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?dāng)_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(yīng)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4μm ,精度可達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,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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