一、引言

隨著半導體產業的迅猛發展，碳化硅（SiC）作為關鍵的寬禁帶半導體材料，其應用愈發廣泛。大尺寸碳化硅（150mm+）晶圓在提高芯片生產效率、降低成本方面具有顯著優勢。然而，大尺寸帶來的挑戰之一便是如何保證總厚度偏差（TTV）的厚度均勻性。TTV 厚度均勻性直接影響芯片制造過程中的光刻、刻蝕、薄膜沉積等工藝，進而決定芯片的性能與良率。因此，研究大尺寸碳化硅 TTV 厚度均勻性提升技術具有重要的現實意義。

二、影響大尺寸碳化硅 TTV 厚度均勻性的因素

2.1 生長工藝因素

在碳化硅外延生長過程中，溫度、氣體流量、壓力等工藝參數的均勻性對 TTV 厚度均勻性影響重大。例如，反應腔溫度分布不均，會導致不同區域的碳化硅生長速率不同，從而造成厚度偏差 。氣體流量分布不均，會使硅源、碳源在晶圓表面供應不一致，影響外延層的均勻生長 。此外，反應腔壓力波動也會干擾原子在襯底表面的吸附和遷移，導致 TTV 厚度不均勻 。

2.2 加工工藝因素

切割、研磨、拋光等加工工藝是獲得大尺寸碳化硅晶圓的關鍵步驟，也會對 TTV 厚度均勻性產生影響 。切割過程中，切割設備的精度、切割線的張力以及切割速度的穩定性等因素，都可能導致切割后晶圓的厚度不均勻 。研磨和拋光工藝中，研磨墊和拋光墊的磨損情況、加工壓力的均勻性以及加工時間的控制等，都會影響晶圓表面材料的去除均勻性，進而影響 TTV 厚度均勻性 。

三、TTV 厚度均勻性提升技術

3.1 生長工藝優化技術

采用先進的溫度控制技術，如多區加熱系統，精確調控反應腔不同區域的溫度，使溫度分布更加均勻 。通過優化氣體輸送系統，采用氣體流量均勻分配裝置，確保硅源、碳源等氣體在晶圓表面均勻分布 。此外，利用高精度的壓力控制系統，穩定反應腔壓力，減少壓力波動對生長過程的影響 。例如，某研究團隊通過改進反應腔的溫度控制系統，將溫度均勻性提高了 10%，顯著改善了碳化硅外延層的 TTV 厚度均勻性 。

3.2 加工工藝改進技術

在切割工藝中，采用高精度的切割設備，并實時監測切割線的張力和切割速度，根據反饋信息自動調整，保證切割過程的穩定性 。對于研磨和拋光工藝，開發智能研磨和拋光設備，通過傳感器實時監測研磨墊和拋光墊的磨損情況以及加工壓力，自動調整加工參數，實現材料的均勻去除 。例如，采用自適應拋光技術，根據晶圓不同區域的厚度偏差，自動調整拋光壓力和時間，有效提升了 TTV 厚度均勻性 。

3.3 監測與控制技術

利用先進的測量技術，如光學干涉測量、激光掃描測量等，對大尺寸碳化硅晶圓的 TTV 厚度進行實時、高精度測量 。建立完善的監測與控制系統，將測量數據實時反饋至生長和加工設備，根據預設的厚度均勻性標準，自動調整工藝參數 。例如，通過在生產線上安裝在線監測系統，實時監測 TTV 厚度變化，一旦發現厚度偏差超出允許范圍，系統立即發出警報并自動調整相關工藝參數，保證生產過程的穩定性和產品質量 。

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。