碳化硅（SiC）作為一種具有優異物理和化學性質的半導體材料，在電力電子、航空航天、新能源汽車等領域展現出巨大的應用潛力。高質量、大面積的SiC外延生長是實現高性能SiC器件制造的關鍵環節。然而，SiC外延生長過程對溫度、氣氛、襯底質量等因素極為敏感，因此需要設計一種高效、穩定的高溫大面積碳化硅外延生長裝置及處理方法，以滿足工業生產的需求。

裝置結構

高溫大面積碳化硅外延生長裝置主要由以下幾個部分組成：密閉工作室、石墨反應腔室、加熱組件、進氣裝置、出氣裝置以及托盤系統。

密閉工作室

密閉工作室由不銹鋼材料制成，具有較高的強度和耐腐蝕性。工作室內部形成一個密閉的空間，用于進行SiC外延生長實驗。工作室的底部、頂部和側壁均設有水冷結構，以保持實驗過程中的溫度穩定。

石墨反應腔室

石墨反應腔室位于密閉工作室內部，用于承載SiC襯底并進行外延生長。反應腔室采用石墨材料制作，具有良好的耐高溫性能和化學穩定性。反應腔室內部設有一個托盤槽，用于放置托盤系統。

加熱組件

加熱組件位于石墨反應腔室的外圍，用于提供SiC外延生長所需的高溫環境。加熱組件可以采用銅螺線管射頻加熱線圈或其他高效的加熱方式，以確保反應腔室內的溫度均勻分布。

進氣裝置和出氣裝置

進氣裝置和出氣裝置分別位于石墨反應腔室的前后兩端，用于引入反應氣體和排出尾氣。進氣裝置包括進氣器、進氣器底盤和進氣通道，可以確保反應氣體均勻進入反應腔室。出氣裝置則包括出氣器、出氣器底盤和出氣通道，用于收集并排出尾氣。

托盤系統

托盤系統用于承載SiC襯底，并可以方便地放入和取出反應腔室。托盤系統包括方形托盤和旋轉托盤，方形托盤上設有托盤槽，可以放置多個旋轉托盤。旋轉托盤上則設有旋轉托盤槽，用于放置SiC襯底。這種設計不僅提高了外延生長的均勻性，還方便了樣品的取放和更換。

處理方法

高溫大面積碳化硅外延生長裝置的處理方法主要包括以下幾個步驟：

放置襯底

首先，將需要加工的SiC襯底進行清洗和預處理，確保表面干凈、平整。然后，將清洗完畢的SiC襯底放入旋轉托盤中，再將旋轉托盤放入方形托盤中。最后，將方形托盤放入反應腔室的托盤槽內。

抽真空

關閉密閉工作室的進樣門和備用門，打開真空泵進行抽真空作業，使反應腔室達到預定的真空度。這一步驟可以排除反應腔室內的空氣和雜質，為后續的外延生長創造有利的條件。

加熱

通過進氣裝置向反應腔室通入載氣（如氬氣），并打開加熱電源，使加熱組件對反應腔室進行加熱。加熱過程中需要控制加熱速率和溫度分布，以確保反應腔室內的溫度均勻且達到所需的生長溫度。

外延生長

待反應腔室達到所需生長溫度后，通過進氣裝置向反應腔室通入反應氣體（如硅烷和碳氫化合物），使SiC進行外延生長。外延生長過程中需要控制反應氣體的流量、壓力和溫度等參數，以獲得高質量的外延層。

降溫和取樣

待SiC外延生長完畢后，關閉反應氣體和加熱電源，讓反應腔室自行降溫。降溫過程中需要保持反應腔室內的真空狀態，以避免雜質污染。降溫完成后，打開進樣門并移開尾氣收集器，取出方形托盤和SiC樣品。

優點與應用

高溫大面積碳化硅外延生長裝置及處理方法具有以下優點：

結構簡單、易于加工和維護；

工作室采用水冷不銹鋼結構，具有較高的強度和耐腐蝕性；

加熱組件采用高效的加熱方式，可以確保反應腔室內的溫度均勻分布；

進氣裝置和出氣裝置設計合理，可以確保反應氣體均勻進入反應腔室并排出尾氣；

托盤系統方便靈活，可以承載多個SiC襯底進行外延生長。

該方法在SiC器件制造領域具有廣泛的應用前景，可以用于生產高質量的SiC外延片，滿足電力電子、航空航天、新能源汽車等領域對高性能SiC器件的需求。

結論

高溫大面積碳化硅外延生長裝置及處理方法是一種高效、穩定的技術，可以滿足工業生產對高質量SiC外延片的需求。通過優化裝置結構和處理方法，可以進一步提高SiC外延生長的均勻性和質量，推動SiC技術的進一步發展。隨著SiC技術的不斷進步和應用領域的拓展，高溫大面積碳化硅外延生長裝置及處理方法將在更廣泛的領域發揮重要作用。

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，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達1nm。

2，可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現在極端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。