CN203768489U - 一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于湿法腐蚀碳化硅晶片的装置，在炉膛底部设置有坩埚，坩埚中存放腐蚀剂，在坩埚底部设置有镍网，碳化硅晶片放置在镍网上；坩埚的外部周围设置有保温层，保温层的内部设置有加热层，用以为坩埚提供热量；热电偶从炉膛的外部，依次穿过加热层、保温层，从炉膛的一侧穿入坩埚中，热电偶的末端插入到坩埚中的腐蚀剂内，在热电偶的外侧包裹有热电偶保护圈。
Description
技术领域
本实用新型属于腐蚀装置领域，具体涉及一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置。
背景技术
碳化硅(SiC)是第三代半导体材料，与第一、二代半导体材料相比，具有许多优异的性质，如高热导率、宽禁带、高饱和漂移速度、高击穿电压、高电子迁移率、化学稳定性高、抗辐射能力强等。优良的性能使得碳化硅晶体成为制造光电子器件、高频大功率器件、电力电子器件理想的半导体材料，在高温、高压、强辐射的工作环境下具有广阔的应用前景，并对未来电子信息产业技术的发展产生重要影响。
碳化硅在生长过程中由于热应力或其他原因会形成缺陷，碳化硅中主要的缺陷包括微管、位错和小角晶界。微管缺陷是影响晶体质量的最重要的因素之一，微管缺陷密度的测量和表征不仅对碳化硅晶体生长技术研究具有重要的促进作用，也可用于生产中控制和提高碳化硅晶体材料质量，进而提高碳化硅基器件质量。位错是晶体中的一维线缺陷，对晶体的各种性质都有一定程度的影响。在进行外延生长时，衬底中的位错可能会延伸到外延层，最终可能会引起器件退化。晶界通常由扩展边缘和螺位错构成，并贯穿整个晶锭，这对器件结构是致命的。此外，小角晶界作为应力中心，增加了外延生长过程中晶片在缺陷处破裂的可能性。碳化硅晶体中，缺陷的存在已经严重阻碍了多种碳化硅基器件(尤其是大电流功率器件)的发展。降低碳化硅晶体中缺陷密度，对提高碳化硅基器件的质量有着十分重大的意义。
湿法腐蚀是研究晶体表面缺陷的主要方法，而碳化硅具有很强的化学稳定性，普通的腐蚀剂难以对碳化硅进行腐蚀，目前常用方法采用熔融状态下的KOH作为主要腐蚀剂，对碳化硅衬底进行腐蚀。由于熔融KOH具有强烈的腐蚀性，用于测温的热电偶不能直接对熔融KOH的温度进行测量，只能间接测量熔体上方空气的温度，测温结果误差较大。且KOH蒸汽极易将暴露在外的热电偶腐蚀，导致热电偶的使用寿命大幅度下降，并易导致测温结果不准确。
因此，需要一种晶片的腐蚀装置，该装置可使用熔融KOH作为主要腐蚀剂对晶片进行腐蚀，且可精确测量熔体温度，并确保热电偶受到保护，不被KOH蒸汽腐蚀。
发明内容
针对目前存在的，对晶片进行湿法腐蚀的过程中，只能间接测量熔体上方空气的温度， 不能直接测量熔体的温度，测温结果误差大的问题，且还存在KOH蒸汽易将暴露在外的热电偶腐蚀，从而导致热电偶的使用寿命下降，测温结果不准确的问题，本发明的目的在于提供一种晶片的腐蚀装置，从而解决熔体温度测量不准确及热电偶防腐的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于湿法腐蚀碳化硅晶片的装置，具体技术方案为：一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置，在炉膛底部设置有坩埚，坩埚中存放腐蚀剂，在坩埚底部设置有镍网，碳化硅晶片放置在镍网上；坩埚的外部周围设置有保温层，保温层的内部设置有加热层，用以为坩埚提供热量；热电偶从炉膛的外部，依次穿过加热层、保温层，从炉膛的一侧穿入坩埚中，热电偶的末端插入到坩埚中的腐蚀剂内，其中热电偶在炉膛的外部接到控制器上；在炉膛的顶端开口处，设置有镍制保护盖，保护盖镶嵌在炉膛盖的底部，用以在腐蚀过程中，防止腐蚀剂飞溅，并减小腐蚀剂蒸汽对保温层的腐蚀。
其中，在热电偶的外侧包裹有热电偶保护圈，可直接利用热电偶测量熔体的温度，该方法可保护热电偶不被腐蚀，确保了热电偶的测量精度；
优选的，保护圈由镍或铂构成，更优选的为镍。
加热层内的加热丝按照一定的距离排布，确保了炉膛内温度的均匀、一致。
进一步地，可以对各种尺寸的晶片进行腐蚀，包括2英寸、3英寸、4英寸、6英寸或8英寸晶片。
进一步地，可以对多种晶型的碳化硅晶片进行腐蚀，包括4H-SiC晶片、6H-SiC晶片或15R-SiC晶片。
进一步地，腐蚀的碳化硅晶片可以为导电型，也可为半绝缘型。
本装置主要对碳化硅晶片进行腐蚀，但不限于碳化硅晶片。
为精确测量腐蚀剂熔体的温度，在热电偶外侧增加热电偶保护圈，保护圈需采用耐强碱腐蚀的铂或镍，一般采用更经济的镍金属制作。将热电偶放置于保护圈内，将保护圈固定于炉膛保温层上。腐蚀炉炉膛采用上开口式，拿取晶片方便。炉内与腐蚀剂接触的装置全部采用镍金属制成，保证了炉膛内装置不被腐蚀。
本发明可精确测量晶片腐蚀过程中腐蚀剂的温度，实现对腐蚀剂温度的精确控制；并将热电偶与腐蚀剂隔离开来，热电偶不被腐蚀剂腐蚀，确保了热电偶的精度；在炉膛盖底部镶嵌有坩埚盖，可防止腐蚀剂飞溅，也可降低腐蚀剂蒸汽对炉膛的腐蚀；腐蚀炉炉膛采用上开口式，拿取晶片方便。
附图说明
图1一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置的结构示意图；
附图标记，图中1为晶片，2为镍网，3为坩埚，4为保护盖，5为保护圈，6为热电偶，7为腐蚀剂，8为加热层，9为保温层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置，在炉膛底部设置有坩埚3，坩埚3中存放以KOH为主的腐蚀剂，在坩埚底部设置有镍网2，碳化硅晶片放置在镍网2上；坩埚3的外部周围设置有保温层9，保温层9的内部设置有加热层8，用以为坩埚提供热量；热电偶6从炉膛的外部，依次穿过加热层8、保温层9，从炉膛的一侧穿入坩埚3中，热电偶6的末端插入到坩埚中的腐蚀剂内；在炉膛的顶端开口处，设置有保护盖4；其中，热电偶6在炉膛的外部接到控制器上；
其中，在热电偶6的外侧包裹有热电偶保护圈5，可直接利用热电偶测量熔体的温度，该方法可保护热电偶不被腐蚀，确保了热电偶的测量精度。
Claims (1)
1.一种湿法腐蚀碳化硅晶片的装置，其特征在于，在炉膛底部设置有坩埚(3)，坩埚(3)中存放腐蚀剂，在坩埚底部设置有镍网(2)，碳化硅晶片放置在镍网(2)上；坩埚(3)的外部周围设置有保温层(9)，保温层(9)的内部设置有加热层(8)；热电偶(6)从炉膛的外部，依次穿过加热层(8)、保温层(9)，从炉膛的一侧穿入坩埚(3)中，热电偶(6)的末端插入到坩埚中的腐蚀剂内；在炉膛的顶端开口处，设置有保护盖(4)；所述的，在热电偶(6)的外侧包裹有热电偶保护圈(5)。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106480508A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-08 | 苏州奥趋光电技术有限公司 | 一种用于氮化铝晶体的湿法腐蚀装置 |
| CN113122929A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-07-16 | 北京世纪金光半导体有限公司 | 一种新型半导体单晶片位错密度检测腐蚀工装及方法 |
| CN113550012A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-26 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 一种用于碱蒸汽腐蚀碳化硅晶片的装置 |
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2014
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