一、引言

碳化硅外延片作為功率半導體器件的核心材料，其總厚度偏差（TTV）是衡量產品質量的關鍵指標，直接影響器件的性能與可靠性 。外延片的 TTV 厚度受多種因素影響，其中生長工藝參數起著決定性作用。深入研究碳化硅外延片 TTV 厚度與生長工藝參數的關聯性，有助于優化生長工藝，提升外延片質量，推動碳化硅半導體產業發展。

二、碳化硅外延片生長工藝參數分析

2.1 溫度參數

生長溫度是碳化硅外延生長的關鍵參數之一。在化學氣相沉積（CVD）生長過程中，溫度影響反應氣體的分解、吸附及表面遷移速率 。溫度過高，反應氣體分解過快，可能導致原子在襯底表面無序堆積，造成外延層表面粗糙，進而影響 TTV 厚度 ；溫度過低，原子活性不足，生長速率降低，且容易出現成核不均勻現象，同樣會使 TTV 厚度增大 。

2.2 氣體流量參數

生長過程中，反應氣體（如硅源、碳源氣體）和載氣的流量對外延片生長有重要影響 。氣體流量配比不當，會導致硅、碳原子供應不均衡，影響外延層的均勻生長 。例如，硅源氣體流量過高，可能在局部區域形成富硅層，造成外延片厚度不均勻，增大 TTV 。此外，氣體流量還會影響反應腔內的流場分布，若流場不均勻，會使外延片不同區域的生長速率存在差異，導致 TTV 厚度變化 。

2.3 壓力參數

反應腔壓力也是影響碳化硅外延生長的重要參數 。在低壓 CVD（LPCVD）和常壓 CVD（APCVD）中，壓力的變化會改變反應氣體的擴散速率和表面反應動力學 。較低的壓力有助于反應氣體在襯底表面的均勻擴散，可提高外延層的均勻性，降低 TTV ；而壓力過高時，氣體分子間碰撞加劇，會影響原子在襯底表面的吸附和遷移，導致外延片厚度不均勻，使 TTV 增大 。

三、TTV 厚度與生長工藝參數的關聯性

3.1 溫度與 TTV 的關聯

通過實驗研究發現，在一定溫度范圍內，隨著生長溫度升高，碳化硅外延片 TTV 厚度呈現先減小后增大的趨勢 。存在一個最佳溫度區間，在此區間內，原子在襯底表面的遷移和吸附達到平衡，能夠形成均勻的外延層，TTV 厚度最小 。超出該溫度區間，無論是溫度過高還是過低，都會破壞這種平衡，導致 TTV 厚度增加 。

3.2 氣體流量與 TTV 的關聯

氣體流量與 TTV 厚度之間存在復雜的非線性關系 。合理調整硅源、碳源氣體及載氣的流量配比，可使外延層均勻生長，降低 TTV 。例如，當硅源氣體流量與碳源氣體流量保持合適比例時，硅、碳原子能夠均勻沉積在襯底表面，外延片厚度均勻性提高 。若流量配比失衡，會導致局部區域生長過快或過慢，使 TTV 厚度增大 。

3.3 壓力與 TTV 的關聯

研究表明，反應腔壓力與 TTV 厚度呈負相關關系 。在較低壓力下，氣體擴散均勻，外延片生長均勻性好，TTV 厚度較小 ；隨著壓力升高，氣體擴散受限，外延片不同區域生長速率差異增大，TTV 厚度隨之增加 。但壓力過低也可能引發其他問題，如生長速率過慢等，因此需要在合適的壓力范圍內進行生長，以控制 TTV 厚度 。

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。