激光退火后，碳化硅襯底TTV變化管控

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(jìn)的熱處理技術(shù)，通過局部高溫作用，能夠修復(fù)碳化硅襯底中的晶格缺陷，提高晶體質(zhì)量，優(yōu)化摻雜元素的分布，從而改善材料的導(dǎo)電性能和表面結(jié)構(gòu)。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(dǎo)致襯底表面TTV的變化，進(jìn)而影響后續(xù)加工工序和最終產(chǎn)品的性能。

二、影響激光退火后TTV變化的關(guān)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(yīng)力分布。不均勻的能量分布會導(dǎo)致退火區(qū)域的不均勻收縮，進(jìn)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(dǎo)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(jìn)的激光控制系統(tǒng)，實現(xiàn)激光能量的均勻分布。通過調(diào)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(jìn)的襯底制備工藝，提高襯底的初始厚度均勻性和表面質(zhì)量。通過嚴(yán)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(jìn)行退火，以減少氧氣的影響。同時，優(yōu)化退火設(shè)備的熱設(shè)計，確保溫度梯度的穩(wěn)定性和可控性。

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

四、結(jié)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(jìn)檢測技術(shù)，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(dǎo)體領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(zhǔn)的方式實現(xiàn)碳化硅襯底的高質(zhì)量加工。

五、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，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

1，可調(diào)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。