CN117089926B - 一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体和填充组件，载具本体上设有凹槽，填充组件包括多个不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块设置在凹槽内，热导率不同，导致设置在载具本体上的碳化硅晶片温度升高的效率不同，从而提高碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤，步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内，从而能够更好地实现碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。
Description
技术领域
本发明属于半导体生产制造领域，具体地说，本发明涉及一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法。
背景技术
碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的代表，具有多种优点，外延是指在碳化硅衬底的表面上生长一层质量更高的单晶材料，目前碳化硅产业是通过在衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造肖特基二极管（SBD）、金氧半场效晶体管(MOSFET）等功率器件。外延层厚度均匀性、片间一致性优，能够提升器件的参数稳定性，有效提高下游产品的一致性和良率。外延层厚度是直接影响器件耐压的直接参数，因此，外延对器件的性能影响非常大，对产业的发展起到非常关键的作用，而温度是影响外延层质量的重要工艺参数，获得良好的外延层均匀性的前提是晶片在外延工艺工程中片内温度的一致性高。在外延中，需要一个载具将碳化硅晶片放置在外延炉（化学气相沉积装置）内，外延炉随着生产次数的增多，外延炉内壁上会附着上很厚的沉积物，沉积物导致外延炉内部的空间变化，使得待加工晶片与外延炉的相对位置也发生变化，使得晶片在外延过程中温度均一性差，导致外延层厚度一致性差，外延层的厚度一致性变差导致了产品的不良以及后续器件制作的良率。
现有技术中主要通过拆卸外延炉进行清理多余沉积物或更换配件，但此过程复杂，耗费成本高，现有技术中还包括通过限制碳化硅晶片生长方向的方式从而确保碳化硅外延过程中温度的均匀性，从而确保外延的质量。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够使晶片在外延过程中温度均一性高，从而提高晶片的生产品质的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法，为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，具有这样的特征，包括：载具本体，设有凹槽，凹槽呈正方形或环形，凹槽均匀分布在载具本体上；填充组件，包括不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块呈正方形或环形，填充块设置在凹槽内，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体表面进行局部碳化硅涂层或碳化钽涂层。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体呈圆形，载具本体还设有限位凹槽，限位凹槽呈与碳化硅晶片相适配的圆形，载具本体的直径范围为100mm~500mm。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体的厚度范围为2mm~10mm，凹槽的深度范围为0.5mm~4mm。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：填充块的热导率范围为70W/m·k~160W/m·k。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体的材料为等静压石墨材料，填充块的材料为石墨材料。
本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，通过上述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具实现，具有这样的特征，包括以下步骤：
步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；
步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内。
在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，还可以具有这样的特征：步骤S2中，当碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度存在差异时，若碳化硅外延片外延层的厚度大于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率小于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率下降，升温变慢，从而提高温度均匀性；若碳化硅外延片外延层的厚度小于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率大于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率上升，升温变快，从而提高温度均匀性。
本发明的技术效果为：本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体和填充组件，载具本体上设有凹槽，填充组件包括多个不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块设置在凹槽内，热导率不同，导致设置在载具本体上的碳化硅晶片温度升高的效率不同，从而提高碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤，步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内，从而使得填充块能够更好地实现碳化硅晶片在外延过程中的温度均匀性。
因此，本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法能够使晶片在外延过程中温度均匀性高，从而提高晶片的生产品质，降低生产损耗，提高良品率。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明的实施例中样式一的载具本体的结构示意图；
图2是本发明的实施例中与样式一载具本体相适配的填充块的结构示意图；
图3是本发明的实施例中样式二的载具本体的结构示意图；
图4是本发明的实施例中与样式二载具本体相适配的填充块的结构示意图；
图5是本发明的实施例中的用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法的流程图。
图中标记为：10-载具本体、11-凹槽、12-限位凹槽、20-填充组件、21-填充块。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例
图1是本发明的实施例中样式一的载具本体的结构示意图；图2是本发明的实施例中与样式一载具本体相适配的填充块的结构示意图；图3是本发明的实施例中样式二的载具本体的结构示意图；图4是本发明的实施例中与样式二载具本体相适配的填充块的结构示意图。
如图1、图2、图3以及图4所示，本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体10和填充组件20。
载具本体10上设有凹槽11，填充组件20包括多个不同热导率的填充块21，填充块21与凹槽11相适配，填充块21设置在凹槽11内。
如图1和图2所示，本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具具有样式一的载具本体10，样式一的载具本体10上的凹槽11呈正方形，凹槽11均匀分布在载具本体10上，正方形的多个凹槽11形成网格状分布，与样式一载具本体10上正方形凹槽11相适配的填充块21呈正方形。
如图3和图4所示，本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具具有样式二的载具本体10，样式二的载具本体10上的凹槽11呈环形，凹槽11均匀分布在载具本体10上，多个环形凹槽11同圆心的分布在载具本体10上，与样式二载具本体上环形凹槽11相适配的填充块21呈环形。
载具本体10表面可不涂层，或进行局部碳化硅涂层或碳化钽涂层，进行局部涂层后，能够使得载具本体10表面与碳化硅晶片之间的温度传递更加平稳，能够进一步保证碳化硅晶片在外延过程中温度的均一性。
样式一和样式二的载具本体10均呈圆形，载具本体10的直径范围为100mm~500mm，载具本体10还设有限位凹槽12，限位凹槽12呈与碳化硅晶片相适配的圆形，碳化硅晶片设置在限位凹槽12内，限位凹槽12能够限制外延层外延的范围，从而提高碳化硅外延片生产的质量，凹槽11均匀分布在限位凹槽12内。在本实施例中，载具本体10的直径为300mm。
样式一和样式二的载具本体10的厚度范围均为为2mm~10mm，凹槽11的深度范围为0.5mm~4mm，在本实施例中，载具本体10的厚度为5.5mm，凹槽11的深度为1mm。
填充块21的热导率范围为70W/m·k~160W/m·k。
载具本体的材料为等静压石墨材料，填充块的材料为石墨材料。
图5是本发明的实施例中的用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法的流程图。
如图5所示，本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体10和填充组件20；
步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块21填充到载具本体10的凹槽11内，使得温度均匀性提高，从而提高外延的质量，提高良品率。
步骤S1中，当碳化硅外延片的外延层厚度一致性差，则碳化硅外延片在外延过程时温度均匀性差，若此时外延片外延层的温度不均匀性与载具的径向分布存在相关性，外延层厚度差异呈径向分布排布，则选用样式二的载具本体10和填充组件20，从而能够完成径向区域的调整；若碳化硅外延片外延层的温度不均匀性与载具的径向分布不存在相关性，则选用样式一的载具本体10和填充组件20，从而能够完成小区域的调整。
步骤S2中，当碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度存在差异时，若碳化硅外延片外延层的厚度大于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块21更换成新填充块21，新填充块21的热导率小于原填充块21的热导率，使得对应区域的热导率下降，升温变慢，从而提高温度均匀性；若碳化硅外延片外延层的厚度小于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块21更换成新填充块21，新填充块21的热导率大于原填充块21的热导率，使得对应区域的热导率上升，升温变快，从而提高温度均匀性。
当碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度的差异为1%时，若碳化硅外延片外延层的厚度大于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块21的更换成新填充块21，新填充块21的热导率相比于原填充块21热导率降低4%~16%，使得对应区域的热导率下降，升温变慢，从而提高温度均匀性；当碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度的差异为1%时，若碳化硅外延片外延层的厚度小于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块21的更换成新填充块21，新填充块21的热导率相比于原填充块21热导率增高4%~16%，使得对应区域的热导率上升，升温变快，从而提高温度均匀性。且碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度的差异值和新填充块21相比于原填充块21增高或降低的热导率的范围之间呈线性相关关系，差异值每相差1%。则新填充块21相比于原填充块21就增高或降低4%~16%。
实施例的作用与效果
本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体10和填充组件20，载具本体10上设有凹槽11，填充组件20包括多个不同热导率的填充块21，填充块21与凹槽11相适配，填充块21设置在凹槽11内，热导率不同，导致设置在载具本体10上的碳化硅晶片温度升高的效率不同，从而提高碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤，步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体10和填充组件20；步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块21填充到载具本体10的凹槽11内，从而使得填充块能够更好地实现碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法能够使晶片在外延过程中温度均匀性高，从而提高晶片的生产品质，降低生产损耗，提高良品率。
进一步地，载具本体10表面可不涂层，或进行局部碳化硅涂层或碳化钽涂层，进行局部涂层后，能够使得载具本体10表面与碳化硅晶片之间的温度传递更加平稳，能够进一步保证碳化硅晶片在外延过程中温度的均匀性。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于，包括：
载具本体（10），设有凹槽（11），所述凹槽（11）呈正方形，所述凹槽（11）均匀分布在所述载具本体（10）上；
填充组件（20），包括不同热导率的填充块（21），所述填充块（21）与所述凹槽（11）相适配，所述填充块（21）呈正方形，所述填充块（21）设置在所述凹槽（11）内；
其中，正方形的多个凹槽（11）形成网格状分布；
碳化硅外延片外延层的温度不均匀性与载具的径向分布不存在相关性，选用所述载具本体（10）和所述填充组件（20），根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的所述填充块（21）填充到所述载具本体（10）的所述凹槽（11）内。
2.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：
所述载具本体（10）表面进行局部碳化硅涂层或碳化钽涂层。
3.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：
所述载具本体（10）呈圆形，所述载具本体（10）还设有限位凹槽（12），所述限位凹槽（12）呈与碳化硅晶片相适配的圆形，所述载具本体（10）的直径范围为100mm~500mm。
4.根据权利要求3所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：
所述载具本体（10）的厚度范围为2mm~10mm，所述凹槽（11）的深度范围为0.5mm~4mm。
5.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：
所述填充块（21）的热导率范围为70W/m·k~160W/m·k。
6.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：
所述载具本体（10）的材料为等静压石墨材料，所述填充块（21）的材料为石墨材料。
7.一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，通过上述权利要求1至6中任意一项所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，外延片外延层温度不均匀性与载具的径向不存在相关性，选择载具本体（10）和填充组件（20）；
步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块（21）填充到所述载具本体（10）的凹槽（11）内，碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度存在差异，碳化硅外延片外延层的厚度大于对比区域的厚度，将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率小于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率下降，升温变慢，从而提高温度均匀性；碳化硅外延片外延层的厚度小于对比区域的厚度，将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率大于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率上升，升温变快，从而提高温度均匀性。
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