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        氮化鎵/硅功率電子元件晶圓溫度的精確測量

        2016-03-09 13:22:07李星悅,張禮懌,趙博
        電子與封裝 2016年4期
        關(guān)鍵詞:精確測量硅基晶圓

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        氮化鎵/硅功率電子元件晶圓溫度的精確測量

        硅基氮化鎵(GaN/Si)元件的制作工藝中,金屬氧化物化學(xué)汽相沉積(MOCVD)過程的溫度測量難度較高。理論上,傳統(tǒng)紅外線高溫計可以滿足要求,硅基可以吸收整個沉積生長相關(guān)溫度范圍內(nèi)的全部紅外線。然而在工業(yè)應(yīng)用中,反饋控制和統(tǒng)計過程控制(SPC)精度都會受到一種人為因素的影響。

        來自馬格德堡(Otto-von-Guericke University of Magdeburg)的研究團隊此前一直在尋求解決方案。研究發(fā)現(xiàn),無論紅外線高溫計的性能多么強大,振蕩總會產(chǎn)生。原因在于兩種現(xiàn)象復(fù)雜的相互作用:一方面,紅外透明氮化鎵/氮化鋁鎵應(yīng)力層與缺陷緩沖層疊;另一方面硅基晶圓發(fā)出的熱紅外輻射穿過沉淀生長結(jié)構(gòu)。為此,他們采用了一種波長在Si/Al- GaN/GaN/LT-AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)復(fù)合緩沖層不可見范圍的高溫計。這種LayTex’s UV Pyro 400高溫計于多年前開發(fā),用于LED工業(yè)藍寶石生長氮化鎵。

        在氮化鎵生長過程中,UV高溫計給出的晶圓溫度信號非常穩(wěn)定且無振蕩。氮化鎵/氮化鎵晶圓對比測試顯示,紅外線高溫計和Pyro 400校準良好,在理想平整光滑氮化鎵/氮化鎵晶圓表面測得的溫度都是相同的。UV高溫計顯示,硅基氮化鎵樣品晶圓的真實氮化鎵層表面溫度比基本平坦的氮化鎵/氮化鎵晶圓要低~5 K,這是因為EpiCurveTT測量的硅樣品有~100 km-1的翹曲。

        另外,紅外線高溫計的剩余振蕩信號并非影響最大的人為因素。硅基氮化鎵緩沖層內(nèi)部的紅外線熱輻射會導(dǎo)致溫度信號額外下降約15(!)K,原因在于硅基熱紅外輻射穿過有嚴重缺陷的硅基氮化鎵界面時會出現(xiàn)強度損失。氮化鎵層的Fabry-Perot共振所造成的內(nèi)部雜散光損失,也會導(dǎo)致紅外溫度信號震蕩。

        有關(guān)溫度震蕩根本原因分析的論文將于今年發(fā)表。

        (翻譯:李星悅,審校:張禮懌,趙博)

        來源:http://www.compoundsemiconductor.net/article/98840-accurate-wafer-temperature-for-gansi-power-electronics.html

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