CN214254358U - 一种碳化硅同质外延生长设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳化硅同质外延生长设备，包括腔体、顶盖、生长载台、透明探温窗口、支架和复数个红外高温探测计，顶盖与腔体扣合形成供外延生长的空间，腔体的底部设有排气口，腔体的内部设有生长载台，顶盖设有进气口和测试安装口，至少一红外高温探测计安装在顶盖的测试安装口中；透明探温窗口设于腔体的侧壁，支架的一端固定在腔体上，另一端通过万向节与至少一红外高温探测计连接，红外高温探测计在透明探温窗口范围内转动。本实用新型可以实时监控到生长过程中SiC外延片表面任意位置的温度，从而获得高浓度均匀性的SiC外延片。

Description

一种碳化硅同质外延生长设备

技术领域

本实用新型涉及半导体外延生长的技术领域，特指一种碳化硅同质外延生长设备。

背景技术

SiC（碳化硅）与Si（硅）相比的优势具有高禁带宽度、高热导率、高临界击穿电场等有益的物理性质，可广泛的应用于高温、高电压、大功率等电力电子器件，具有极高的应用价值。目前市场上的SiC器件是通过在SiC基板上同质外延SiC层形成SiC外延片，然后在SiC外延片上进行器件制作。相比于直接在衬底上进行器件制作，通过同质外延层的生长，可以生长出多种规格的外延片，以满足器件设计需求。

SiC同质外延生长通常采用化学气相沉积（CVD）的方法获得，同质SiC外延片的主要规格参数为缺陷密度、掺杂浓度和外延层厚度。其中，掺杂浓度和外延层厚度会对器件的电学性能产生影响，因此，其片间均匀性和片内均匀性就至关重要。

SiC外延片使用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）法进行生长，生长温度1610-1650℃，生长温度对成膜质量有关键影响。为了获得高质量的SiC薄膜，业界已通过一系列的硬件优化来以获得SiC外延片内更好的温度均匀性，业内通常使用红外红外高温探测计进行温度探测。

如图1所示，一种碳化硅同质外延生长设备，包括腔体1和顶盖2，顶盖2与腔体1扣合形成供外延生长的空间。腔体1的底部设有排气口11，腔体1的内部设有生长载台12，顶盖2设有进气口21和测试安装口22，红外高温探测计4通常是安装在测试安装口22中，一般红外高温探测计4的数量为2个，分别用来探测生长中的SiC外延片中心和边缘的温度。在实际生产过程中，将SiC衬底放置在生长载台12上生长SiC同质外延，由于腔体设计原因，红外高温探测计4只能探测到固定两个位置的温度，在生长过程中，没有办法实时监控到SiC外延片表面任意位置的温度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种碳化硅同质外延生长设备，可以实时监控到生长过程中的SiC外延片表面任意位置的温度，从而获得高浓度均匀性的SiC外延片。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种碳化硅同质外延生长设备，包括腔体、顶盖、生长载台、透明探温窗口、支架和复数个红外高温探测计，顶盖与腔体扣合形成供外延生长的空间，腔体的底部设有排气口，腔体的内部设有生长载台，顶盖设有进气口和测试安装口，至少一红外高温探测计安装在顶盖的测试安装口中；透明探温窗口设于腔体的侧壁，支架的一端固定在腔体上，另一端通过万向节与至少一红外高温探测计连接，红外高温探测计在透明探温窗口范围内转动。

进一步，还包括观测台，观测台固定在腔体的侧壁上并垂直于侧壁，其位于透明探温窗口的下方，支架固定在观测台上。

进一步，还包括激光指示灯，激光指示灯安装在万向节上。

进一步，万向节由套设的两个活动环和两个转轴组成。

进一步，红外高温探测计与万向节以可拆卸的方式连接。

进一步，透明探温窗口面向腔体的内侧，设一可拆卸透明罩。

进一步，可拆卸透明罩的面积大于透明探温窗口的面积，且与透明探温窗口间隔设置。

由于本实用新型在腔体侧壁新增一个透明探温窗口，该透明探温窗口外设置有红外高温探测计，以便实时监控到生长过程中SiC外延片表面任意位置的温度，从而获得高浓度均匀性的SiC外延片。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型万向节和红外高温探测计的连接示意图；

图4是本实用新型万向节、激光指示灯和红外高温探测计的连接示意图。

标号说明

腔体1 排气口11 生长载台12 透明探温窗口13

支架14 观测台15 可拆卸透明罩16 顶盖2

进气口21 测试安装口22 SiC外延片3

红外高温探测计4 激光指示灯6 万向节7 转轴71。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。在此需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型所揭示的是一种碳化硅同质外延生长设备，如图2所示，为本实用新型的较佳实施例，包括腔体1和顶盖2，顶盖1与腔体2扣合形成供外延生长的空间。

腔体1的底部设有排气口11，供在外延生长时气体的排出。

腔体2的内部设有生长载台12，顶盖2设有进气口21和测试安装口22，外延生长时所使用的气体，由进气口21通入，在本实施例中，测试安装口22的数量为2个，一个测试安装口22对应SiC衬底的中心区域，另一个测试安装口22对应SiC衬底的边缘位置。红外高温探测计4通过测试安装口22安装在顶盖2上。在本实施例中，红外高温探测计4的数量为3个，其中2个安装在顶盖2上，分别用来探测生长过程中的SiC外延片3中心和边缘的温度，另一个安装在腔体1侧壁上。

还包括透明探温窗口13和支架14，透明探温窗口13设于腔体1的侧壁上，支架14的一端固定在腔体1上，如图3所示，支架14的另一端通过万向节7与红外高温探测计4连接，这样，红外高温探测计4通过万向节7的结构可以灵活转动，透过透明探温窗口13，红外高温探测计4监测到SiC外延片3表面的温度，以便实时监控外延生长时的温度均匀性。

进一步，还包括观测台15，观测台15固定在腔体1的侧壁上并垂直于侧壁，其位于透明探温窗口13的下方，支架14固定在观测台15上。这样，可以方便作业人员转动红外高温探测计4。

进一步，还包括激光指示灯6，激光指示灯6同红外高温探测计4一起安装在万向节7上，激光指示灯6可以配合红外高温探测计4一起使用，红外高温探测计4转动时，激光指示灯6也一同转动，指向同一方向，可以明确指示出红外高温探测计4此时监测的SiC外延片3表面位置。

进一步，如图4所示，万向节7由套设的两个活动环和两个转轴71组成。本实施例的万向节7是这样设置的，大活动环通过螺丝固定连接（亦可以是卡齿与卡槽配合的可拆卸连接，此为机械领域内常规结构，图中未示出）支架14，通过转轴71，在大活动环内第一直径方向可转动连接一小活动环，小活动环垂直于第一直径方向可转动连接红外高温探测计4，同理，激光指示灯6的安装也如此。万向节转动机理为现有技术，在此不予赘述，只要能实现红外高温探测计4可以灵活转动，通过透明探温窗口13，能够监控到SiC外延片3表面任意位置的温度即可。

进一步，红外高温探测计4与万向节7以可拆卸的方式连接，便于红外高温探测计4损坏更换。

进一步，透明探温窗口13面向腔体1的内侧，设一可拆卸透明罩16，避免长时间的外延生长后，蒸发的SiC 粘附至透明探温窗口13，影响红外高温探测计4的测温精度。

进一步，可拆卸透明罩16的面积大于透明探温窗口13的面积，且与透明探温窗口13间隔设置，有利于形成中空隔热，避免侧壁的透明探温窗口13区域温度发散下降，影响蒸发的SiC热均匀性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims (7)

1.一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：包括腔体、顶盖、生长载台、透明探温窗口、支架和复数个红外高温探测计，顶盖与腔体扣合形成供外延生长的空间，腔体的底部设有排气口，腔体的内部设有生长载台，顶盖设有进气口和测试安装口，至少一红外高温探测计安装在顶盖的测试安装口中；透明探温窗口设于腔体的侧壁，支架的一端固定在腔体上，另一端通过万向节与至少一红外高温探测计连接，红外高温探测计在透明探温窗口范围内转动。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：还包括观测台，观测台固定在腔体的侧壁上并垂直于侧壁，其位于透明探温窗口的下方，支架固定在观测台上。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：还包括激光指示灯，激光指示灯安装在万向节上。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：万向节由套设的两个活动环和两个转轴组成。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：红外高温探测计与万向节以可拆卸的方式连接。

6.根据权利要求1所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：透明探温窗口面向腔体的内侧，设一可拆卸透明罩。

7.根据权利要求6所述的一种碳化硅同质外延生长设备，其特征在于：可拆卸透明罩的面积大于透明探温窗口的面积，且与透明探温窗口间隔设置。

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