碳化硅外延層厚度及其均勻性的無(wú)損檢測(cè)——紅外顯微系統(tǒng)

更新時(shí)間：2024-02-23 點(diǎn)擊次數(shù)：800

第三代半導(dǎo)體碳化硅材料快速發(fā)展

　　近年來(lái)，5G通信、新能源汽車(chē)、光伏行業(yè)推動(dòng)了第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）技術(shù)的快速發(fā)展。相較于成熟的硅（Si）材料，SiC具有禁帶寬、擊穿電場(chǎng)高、電子飽和遷移率高、熱導(dǎo)率高等優(yōu)良的物理化學(xué)特性，是制備高溫、高壓、高頻、大功率器件的理想材料，如電力轉(zhuǎn)換器、光伏逆變器、射頻放大器、濾波器等。

碳化硅外延層及其厚度測(cè)定的重要性

　　SiC功率器件往往需要通過(guò)在SiC 襯底上生成所需的薄膜材料形成外延片，從而更易于獲得可控的晶體結(jié)構(gòu)，更利于材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。隨著外延生長(zhǎng)技術(shù)的進(jìn)步，SiC外延層厚度也從幾μm發(fā)展到上百μm，也從同質(zhì)外延發(fā)展為異質(zhì)等多種晶體。

　　對(duì)外延片品質(zhì)影響最大的是外延層的厚度以及電阻率的均勻性,因此在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)延片的厚度進(jìn)行測(cè)量是很重要的一環(huán)。

碳化硅外延厚度測(cè)定原理

　　在硅同質(zhì)/異質(zhì)外延生產(chǎn)中，紅外傅立葉變換光譜技術(shù)（FTIR）是測(cè)試硅外延層厚度一種非常成熟的方法，具有準(zhǔn)確、快速、無(wú)損等優(yōu)勢(shì)，非常適合工業(yè)化使用。因此在碳化硅外延厚度測(cè)定上也得到了應(yīng)用，已形成了《GB/T 42905-2023碳化硅外延層厚度的測(cè)試紅外反射法》標(biāo)準(zhǔn)。

　　儀器測(cè)試原理：襯底與外延層因摻雜濃度不同而導(dǎo)致的不同折射率，紅外光入射到外延層后，一部分從襯底表面反射回來(lái)，一部分從外延層表面反射出來(lái)，這兩束光在一定條件下會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的數(shù)量、折射率以及紅外光入射角可以計(jì)算出外延層的厚度d（原理示意圖如下）。