摘要

本文圍繞碳化硅晶圓總厚度變化（TTV）厚度與表面粗糙度的協同控制問題，深入分析二者的相互關系及對器件性能的影響，從工藝優化、檢測反饋等維度提出協同控制方法，旨在為提升碳化硅襯底質量、保障半導體器件性能提供技術方案。

引言

在碳化硅半導體制造中，TTV 厚度與表面粗糙度是衡量襯底質量的重要指標，直接影響器件的電學性能、熱性能及可靠性。TTV 厚度不均勻會導致器件內部電場分布異常，表面粗糙度過高則會增加接觸電阻、影響外延生長質量。單一控制某一指標難以滿足高端器件制造需求，實現二者的協同控制成為提升碳化硅襯底品質的關鍵。

TTV 厚度與表面粗糙度的相互關系

TTV 厚度與表面粗糙度在碳化硅襯底加工過程中相互關聯。在研磨、拋光等加工環節，若加工參數設置不當，可能在降低表面粗糙度時，導致 TTV 厚度不均勻性增加；反之，過度追求 TTV 厚度的精確控制，可能會使表面粗糙度變差。例如，研磨壓力過大雖能加快材料去除速度、調整 TTV 厚度，但會加劇襯底表面的劃傷，使表面粗糙度上升 。二者相互制約，需采用協同控制策略實現平衡優化。

協同控制方法

優化加工工藝參數

在晶體生長階段，精確控制溫度場、濃度場分布，減少因生長不均導致的 TTV 厚度偏差與表面缺陷。在研磨工藝中，通過調整研磨墊材質、研磨壓力和轉速，在保證 TTV 厚度控制精度的同時，降低表面粗糙度 。采用分步研磨策略，粗磨階段以調整 TTV 厚度為主，精磨階段側重降低表面粗糙度。拋光工藝則可引入化學機械拋光（CMP）技術，優化拋光液成分與拋光時間，實現 TTV 厚度與表面粗糙度的協同改善。

建立實時檢測與反饋機制

利用高精度測量設備，如激光干涉儀、原子力顯微鏡，對 TTV 厚度與表面粗糙度進行實時同步測量 。將測量數據反饋至加工設備控制系統，通過機器學習算法建立工藝參數與測量指標的關聯模型，根據測量結果自動調整加工參數。例如，當檢測到表面粗糙度過高且 TTV 厚度偏差在允許范圍內時，系統自動降低拋光壓力、延長拋光時間，實現二者的協同優化。

研發新型加工材料與設備

開發新型研磨材料與拋光墊，使其兼具良好的切削性能與表面修整能力，在保證 TTV 厚度控制精度的同時，有效降低表面粗糙度。例如，采用納米級磨料和特殊孔隙結構的拋光墊，可實現對襯底表面的精細化加工 。研發具備多參數協同控制功能的加工設備，集成 TTV 厚度與表面粗糙度在線測量模塊，實現加工過程中對兩項指標的實時監控與動態調整。

高通量晶圓測厚系統運用第三代掃頻OCT技術，精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩定難題，重復精度達3nm以下。針對行業厚度測量結果不一致的痛點，經不同時段測量驗證，保障再現精度可靠。?

我們的數據和WAFERSIGHT2的數據測量對比,進一步驗證了真值的再現性：

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

該系統基于第三代可調諧掃頻激光技術，相較傳統雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數測量。其創新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重摻P型硅，到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重摻型硅，可精準探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術，有效抵御光譜串擾，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應補償，增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結構測量，覆蓋μm級到數百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

此外，可調諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩定性。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

系統采用第三代高速掃頻可調諧激光器，擺脫傳統SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現小型化設計，還能與EFEM系統集成，滿足產線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。