一、引言

隨著半導體技術的飛速發展，碳化硅（SiC）作為一種具有優異物理和化學性質的材料，在電力電子、微波器件、高溫傳感器等領域展現出巨大的應用潛力。高質量、大面積的SiC外延片是實現高性能SiC器件制造的關鍵。鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置作為一種生長設備，以其結構和高效的生長性能，成為制備高質量SiC外延片的重要工具。本文將詳細介紹鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置的結構、工作原理及其在應用中的優勢。

二、裝置結構

鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置主要由以下幾個部分組成：支架、升降架、石墨托盤、石英鐘罩、隔熱板、射頻加熱器、不銹鋼腔體以及氣體控制系統等。

支架與升降架

支架是整個裝置的支撐結構，用于固定和支撐其他組件。升降架則用于調節石墨托盤的高度，以便在生長過程中方便地放入和取出SiC襯底。

石墨托盤

石墨托盤用于承載SiC襯底，并具有良好的導熱性能，確保生長過程中熱量的均勻傳遞。石墨托盤的設計通?？紤]到高溫下的穩定性和化學惰性，以防止與SiC襯底發生反應。

石英鐘罩

石英鐘罩是裝置的核心部件之一，其形狀類似鐘罩，用于覆蓋和保護石墨托盤及其上的SiC襯底。石英材料具有良好的耐高溫性能和化學穩定性，能夠承受高溫生長過程中的各種化學反應和物理變化。

隔熱板

隔熱板位于射頻加熱器與石墨托盤之間，用于減少熱量的散失，提高加熱效率。隔熱板通常采用高性能的保溫材料制成，以確保生長過程中的溫度穩定。

射頻加熱器

射頻加熱器是提供生長所需高溫環境的關鍵部件。通過射頻電流的激勵，射頻加熱器產生強烈的電磁場，使石墨托盤及其上的SiC襯底迅速升溫至所需的生長溫度。射頻加熱器具有加熱速度快、溫度均勻性好等優點。

不銹鋼腔體

不銹鋼腔體是裝置的外部保護結構，用于容納其他組件并提供一個封閉的生長環境。不銹鋼材料具有良好的耐腐蝕性和機械強度，能夠承受高溫生長過程中的各種應力和化學反應。

氣體控制系統

氣體控制系統用于調節和控制生長室內的氣體氛圍，包括反應氣體的流量、壓力和組成等。通過精確的氣體控制，可以實現SiC外延生長的精確調控，提高外延片的質量和均勻性。

三、工作原理

鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置的工作原理基于化學氣相沉積（CVD）技術。在生長過程中，反應氣體（如硅烷和碳氫化合物）在射頻加熱器的加熱作用下發生化學反應，生成SiC外延層。具體過程如下：

加熱

射頻加熱器啟動，對石墨托盤及其上的SiC襯底進行加熱，使其達到所需的生長溫度。加熱過程中，隔熱板減少了熱量的散失，提高了加熱效率。

氣體引入

通過氣體控制系統，將反應氣體引入生長室內。反應氣體在石墨托盤上方形成一層均勻的氣流，為SiC外延生長提供必要的反應物。

化學反應

在高溫下，反應氣體在SiC襯底表面發生化學反應，生成SiC外延層。化學反應過程中，副產物氣體從表面脫離并穿過邊界層向氣流中擴散，最后和未反應的反應物一起排出系統。

外延生長

隨著化學反應的進行，SiC外延層逐漸在SiC襯底上生長。通過精確控制反應氣體的流量、壓力和組成等參數，可以實現SiC外延層的精確調控，獲得高質量、大面積的外延片。

四、應用優勢

鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置在應用中具有以下優勢：

高質量外延片

裝置采用化學氣相沉積技術，通過精確控制反應氣體的流量、壓力和組成等參數，可以獲得高質量、大面積、均勻的SiC外延片。

高效生長

射頻加熱器具有加熱速度快、溫度均勻性好等優點，能夠迅速將石墨托盤及其上的SiC襯底加熱至所需的生長溫度，提高生長效率。

良好的穩定性

裝置采用高性能的保溫材料和隔熱設計，能夠減少熱量的散失，提高加熱效率，同時保證生長過程中的溫度穩定。

廣泛的應用領域

鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置制備的SiC外延片具有優異的物理和化學性質，適用于電力電子、微波器件、高溫傳感器等領域的高性能器件制造。

五、結論

鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置是一種生長設備，具有高質量、高效、穩定等優點。通過精確控制反應氣體的流量、壓力和組成等參數，可以實現SiC外延層的精確調控，獲得高質量、大面積的外延片。該裝置在電力電子、微波器件、高溫傳感器等領域具有廣泛的應用前景，為SiC技術的進一步發展和應用提供了有力的支持。隨著半導體技術的不斷進步和應用領域的拓展，鐘罩式熱壁碳化硅高溫外延片生長裝置將不斷得到完善和推廣，為高性能SiC器件的制造提供更加可靠的技術保障。

六、高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統以光學相干層析成像原理，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，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術指標。

高通量晶圓測厚系統，全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術，相比傳統上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數。

靈活適用更復雜的材料，從輕摻到重摻 P 型硅 (P++)，碳化硅，藍寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重摻型硅（強吸收晶圓的前后表面探測）

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擾噪聲影響，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，可同時測量多層結構，厚度可從μm級到數百μm級不等。 

1，可用于測量各類薄膜厚度，厚度可低至 4 μm ，精度可達1nm。

2，可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現在工作環境中抗干擾能力強，一改過去傳統晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴，成本顯著降低。

3，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。