CN103469300A - 一种碳化硅外延炉加热基座 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种碳化硅外延炉加热基座，解决了现有的碳化硅外延炉加热基座的小圆盘基座在气浮气体的作用下导致温度不均匀，从而导致碳化硅外延缺陷增多等问题。一种碳化硅外延炉加热基座，包括大圆盘基座和至少一个小圆盘基座，所述大圆盘基座的上表面上凹设有数个圆形安装槽，所述安装槽的数量与所述小圆盘基座的数量相等，每个安装槽的底部均开设有进气口，每个小圆盘基座对应气浮于一个安装槽内；所述小圆盘基座包括碳化硅制成的碳化硅基座和涂覆于碳化硅基座外表面的TaC涂层。

Description

一种碳化硅外延炉加热基座

技术领域

本发明涉及一种碳化硅外延晶片生产装置，特别是一种碳化硅外延炉加热基座。

背景技术

碳化硅半导体具有大禁带宽度、优良的稳定性、高热导率、高临界击穿场强、高饱和电子漂移速度等优良特性，是制作高温、高频、大功率和强辐射电力电子器件的理想半导体材料。与传统的硅器件相比，碳化硅器件能够在10倍于硅器件的电场强度下正常工作。用于制作碳化硅器件的碳化硅材料通常是生长在碳化硅衬底上的碳化硅外延晶片。

目前碳化硅外延生长已经实现了商业化，通常采用CVD（化学气相沉积）的方法来生长碳化硅外延晶片。由于碳化硅外延生长温度较高，一般在1500～1600度左右，这就对加热系统提出了更高的要求。加热系统是碳化硅外延生长炉的重要组成部分。每一个新颖的反应室设计，都需要与之相匹配的加热装置和控制技术。目前碳化硅外延生长炉基本上都采用高频感应加热系统。高频感应加热是利用电磁感应在导体内产生涡流发热来实现工件的电加热。在高频感应加热系统中石墨基座是最常用的导体，对于商业量产碳化硅外延炉来说，为了获得更好的生长均匀性，石墨加热基座分为两个部分；大盘基座和小圆盘基座，大、小盘都独自旋转。一般大盘是靠轴承进行机械式旋转，而小盘是靠气体进行气浮式旋转。气浮气体温度通常要远低于小圆盘基座的温度，这样气浮气体会使得小盘的温度不均匀。这对碳化硅外延生长会产生严重影响，导致碳化硅的外延缺陷的增多。

发明内容

本发明提出一种碳化硅外延炉加热基座，解决了现有的碳化硅外延炉加热基座的小圆盘基座在气浮气体的作用下导致温度不均匀，从而造成碳化硅外延缺陷增多等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种碳化硅外延炉加热基座，包括大圆盘基座和至少一个小圆盘基座，所述大圆盘基座的上表面上凹设有数个圆形安装槽，所述安装槽的数量与所述小圆盘基座的数量相等，每个安装槽的底部均开设有进气口，每个小圆盘基座对应气浮于一个安装槽内；所述小圆盘基座包括碳化硅制成的碳化硅基座，所述碳化硅基座的外表面涂覆有TaC涂层。

进一步的，所述安装槽的底部凹设有螺旋槽。

进一步的，所述安装槽沿所述大圆盘基座上表面的周向均匀间隔布置，每个安装槽的圆心到所述大圆盘基座轴心的距离相等。

进一步的，所述安装槽沿其周边的底部凹设有环槽，所述进气口开设于所述环槽上。

通过以上描述可知，本发明与现有技术相比较，本发明具有如下优点：

我们已知，碳化硅的热导率为230W/m.k，远高于传统石墨的热导率，本发明采用热导率更高的碳化硅材料制作小圆盘基座，即本发明的小圆盘基座为外表面涂覆有TaC涂层的碳化硅基座。利用碳化硅较高的热导率大幅度提高小圆盘基座的温度均匀性，降低甚至消除因气浮气体的使用造成的小圆盘基座温度场的不均匀性，从而获得更加均匀的晶片温度场分布，解决因温度不均匀而产生的碳化硅外延缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的局部结构示意图；

图2为本发明的小圆盘基座的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1和图3，一种碳化硅外延炉加热基座，包括大圆盘基座1和至少一个小圆盘基座2，所述大圆盘基座1的上表面上凹设有数个圆形安装槽3。所述安装槽3的数量与所述小圆盘基座2的数量相等，每个安装槽3的底部均开设有进气口4，每个小圆盘基座2对应气浮于一个安装槽3内。

参照图1，所述安装槽3的底部凹设有螺旋槽5。这样使得从进气口吹入安装槽内的气浮气体能够沿着螺旋槽5旋转，形成旋转气体，带动小圆盘基座2转动，另外，所述安装槽3沿其周边的底部凹设有环槽6，所述进气口4开设于所述环槽6上，使得气浮气体从进气口4吹入安装槽3之后首先沿环槽6分散，然后气体再沿所述环槽6向上升起，气浮气体对对小圆盘基座2的底部周边形成均匀的气浮气体，使得小圆盘基座2在气浮气体的带动下水平气浮，以及能够在旋转过程保持水平。

参照图1和图3，本发明中，所述安装槽3沿所述大圆盘基座1上表面的周向均匀间隔布置，每个安装槽3的圆心到所述大圆盘基座1轴心的距离相等。安装槽3的均匀间隔布置使得大圆盘基座1的重量分布均匀，确保转动稳定。

我们已知碳化硅的热导率，远高于传统石墨的热导率，本发明采用热导率更高的碳化硅制作小圆盘基座2，利用碳化硅较高的热导率大幅度提高小圆盘基座2的温度均匀性，降低甚至消除因气浮气体造成的小圆盘基座2温度场的不均匀性。参照图2，本发明的小圆盘基座2包括碳化硅制成的碳化硅基座21，为了防止碳化硅外延晶片背面的沉积，本发明在碳化硅基座21的表面涂覆有一层抗烧蚀性强的涂层。TaC（碳化钽）具有高熔点（3880℃）、高化学稳定性和优良的抗氧化性能，是一种极具潜力的抗烧蚀材料，因此，本实施例优选用TaC作为涂覆材料在碳化硅基座的外表面涂覆形成TaC涂层22。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳化硅外延炉加热基座，包括大圆盘基座和至少一个小圆盘基座，所述大圆盘基座的上表面上凹设有数个圆形安装槽，所述安装槽的数量与所述小圆盘基座的数量相等；

每个安装槽的底部均开设有进气口，每个小圆盘基座对应气浮于一个安装槽内；其特征在于：

所述小圆盘基座包括碳化硅制成的碳化硅基座，所述碳化硅基座的外表面涂覆有TaC涂层。

2.如权利要求1所述的一种碳化硅外延炉加热基座，其特征在于：所述安装槽的底部凹设有螺旋槽。

3.如权利要求1或2所述的一种碳化硅外延炉加热基座，其特征在于：所述安装槽沿所述大圆盘基座上表面的周向均匀间隔布置，每个安装槽的圆心到所述大圆盘基座轴心的距离相等。

4.如权利要求1或2所述的一种碳化硅外延炉加热基座，其特征在于：所述安装槽沿其周边的底部凹设有环槽，所述进气口开设于所述环槽上。

Images