一种碳化硅外延生长温度的控制方法与流程

allin2025-11-25  7


本申请属于碳化硅外延片生长,尤其是涉及一种碳化硅外延生长温度的控制方法。


背景技术:

1、碳化硅材料是一种宽禁带化合物半导体,其高击穿场强、高热导率和高电子饱和漂移速率的特性可能使其在不久的将来替代硅材料成为高温、高压、大功率器件领域所使用的主要半导体材料。制备sic器件的基本材料是sic外延片,而碳化硅外延片通常采用化学气相沉积法在碳化硅同质外延腔体内进行生长,外延腔体在感应加热线圈的作用下对腔室进行加热,且外延温度大概维持在1500-1700℃左右。生长过程中的温度对外延片质量有着重要的影响,温度过高或者过低都会导致外延片表面的形貌以及外延层厚度和掺杂浓度的均匀性变差。目前监控腔室温度的手段主要依靠光学高温计,通过激光照射到腔体内部的测温孔内,从而测得腔体内部温度,并进行实时反馈。

2、现有技术虽然通过高温计可以实时监控外延炉腔内的温度,但是有时由于高温计安装角度以及腔室内石墨件材质的差异,导致高温计所测温度与腔室内实际温度存在偏差,这会导致中频电源在自动调节腔室温度时产生异常,进而导致腔室内实际温度与显示温度不符,而生长温度是外延工艺中的一项重要参数,通过多方面手段对外延温度进行监控可以减少对光学高温计的依赖,进而将生长温度控制在合理范围内。


技术实现思路

1、本申请提供一种碳化硅外延生长温度的控制方法,解决了现有技术高温计无法准确体现外延腔内实际温度的技术问题。

2、为解决至少一个上述技术问题,本申请采用的技术方案是:

3、一种碳化硅外延生长温度的控制方法,步骤包括:

4、获取标准缺陷分布图;

5、控制样片在外延炉炉腔内生长,对生长后的样片进行缺陷分析,以获取实际缺陷分布图;

6、比对实际缺陷分布图与标准缺陷分布图,以判断样片生长时的实际温度与目标温度是否有偏差;

7、基于判断结果,调整成片生长时的实际温度。

8、进一步的,当获取的实际缺陷分布图符合标准缺陷分布图中的无缺陷分布图时,则实际温度与目标温度无偏差,无需调整生长时的目标温度。

9、进一步的,当获取的实际缺陷分布图符合标准缺陷分布图中的有缺陷分布图时,则实际温度与目标温度有偏差;基于标准缺陷分布图中的温度补偿值,在目标温度的基础上对其进行调整。

10、进一步的,调整后的生长温度为目标温度+补偿值,或目标温度-补偿值。

11、进一步的,所述获取标准缺陷分布图,包括无缺陷分布图和有缺陷分布图,其中,所述无缺陷分布图中,在外延片中心区域未有或仅有个别缺陷分布点;

12、所述有缺陷分布图,在外延片中心区域或边缘区域的缺陷分布点呈现特殊排列规律,并分别对应不同补偿值范围。

13、进一步的,所述有缺陷分布图,包括分布在外延片中心区域的缺陷图和分布在外延片边缘区域的缺陷图,其中,

14、缺陷分布点分布在外延片中心区域,其调整后的实际温度均为目标温度加上补偿值;

15、缺陷分布点分布在外延片边缘区域,其调整后的实际温度均为目标温度减去补偿值。

16、进一步的,所述缺陷分布点分布在外延片中心区域,包括:

17、位于外延片中心区域的缺陷分布点较多且呈现零散分布时,说明生长时的炉腔实际温度较目标温度略高,且补偿值为8-12℃;

18、位于外延片中心区域的缺陷分布点大幅增多且呈现扇形对称分布时,说明生长时的炉腔实际温度较目标温度较高,且补偿值为18-22℃。

19、进一步的,所述缺陷分布点分布在外延片边缘区域,包括:

20、位于外延片边缘区域的缺陷分布点较多且呈现环形分布时,说明生长时的炉腔实际温度较目标温度略低,且补偿值为8-12℃;

21、位于外延片边缘区域的缺陷分布点增多且呈现密集排列在边缘一圈时,说明生长时的炉腔实际温度较目标温度较低,且补偿值为18-22℃。

22、进一步的,在比对实际缺陷分布图与标准缺陷分布图之前,还包括对样片生长过程中测量的炉体温度与目标温度的对比,具体为:

23、获取样片生长过程中炉腔监测温度;

24、对比监测温度与目标温度,以判断监测生长时炉温的监控点是否正确。

25、进一步的,若监测温度与目标温度相近,则用于监控炉腔温度的高温计所监控的位置是对应于炉腔内的测温孔;

26、若监测温度与目标温度有出入,则再通过实际缺陷分布图与标准缺陷分布图进行对比判断,在调整目标温度的同时,还需要对高温计所监控的位置是否是对应于炉腔内的测温孔做进一步确认和调整。

27、采用本申请设计的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,通过对比样片表面的缺陷分布情况,可精准获取外延炉腔内生长温度与标准温度的偏差范围,从而可快速且精确地调整外延炉腔内的实际温度,以对腔室温度进行实时补偿。



技术特征:

1.一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,步骤包括:

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,当获取的实际缺陷分布图符合标准缺陷分布图中的无缺陷分布图时,则实际温度与目标温度无偏差,无需调整生长时的目标温度。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,当获取的实际缺陷分布图符合标准缺陷分布图中的有缺陷分布图时,则实际温度与目标温度有偏差;基于标准缺陷分布图中的温度补偿值,在目标温度的基础上对其进行调整。

4.根据权利要求3所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,调整后的生长温度为目标温度+补偿值,或目标温度-补偿值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,所述获取标准缺陷分布图,包括无缺陷分布图和有缺陷分布图,其中,所述无缺陷分布图中,在外延片中心区域未有或仅有个别缺陷分布点;

6.根据权利要求5所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,所述有缺陷分布图,包括分布在外延片中心区域的缺陷图和分布在外延片边缘区域的缺陷图,其中,

7.根据权利要求6所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,所述缺陷分布点分布在外延片中心区域,包括:

8.根据权利要求6所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,所述缺陷分布点分布在外延片边缘区域,包括:

9.根据权利要求1-4、6-8任一项所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,在比对实际缺陷分布图与标准缺陷分布图之前,还包括对样片生长过程中测量的炉体温度与目标温度的对比,具体为:

10.根据权利要求9所述的一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,若监测温度与目标温度相近,则用于监控炉腔温度的高温计所监控的位置是对应于炉腔内的测温孔;


技术总结
本申请提供一种碳化硅外延生长温度的控制方法,一种碳化硅外延生长温度的控制方法,其特征在于,步骤包括:获取标准缺陷分布图;控制样片在外延炉炉腔内生长,对生长后的样片进行缺陷分析,以获取实际缺陷分布图;比对实际缺陷分布图与标准缺陷分布图,以判断样片生长时的实际温度与目标温度是否有偏差;基于判断结果,调整成片生长时的实际温度本申请一种碳化硅外延生长温度的控制方法,通过对比样片表面的缺陷分布情况,可精准获取外延炉腔内生长温度与标准温度的偏差范围,从而可快速且精确地调整外延炉腔内的实际温度,以对腔室温度进行实时补偿。

技术研发人员:王彦君,孙涛,陈海波,罗永恒,王洪朝,徐强,马雯静,元佳丽,付子雨
受保护的技术使用者:中环领先半导体科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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