CN215517744U - 一种生长碳化硅外延晶片用样品托及其装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种生长碳化硅外延晶片用样品托。包括样品托本体，样品托本体内间隔设有多条通气管路，样品托本体的底面中部设有空心连杆，每条通气管路一端均与空心连杆连通，样品托本体的上平面设有容置槽，容置槽内对应每条通气管路的位置均间隔设有多个通气孔洞。通过调整通气孔洞和通气管路的分布可实现非均匀的风冷散热，以补偿由于设备结构或反应气体耗尽模式带来的碳化硅衬底受热不均匀，从而降低热应力型BPD位错及晶片背部白斑形成的概率，最终实现大面积碳化硅外延晶片的高质量均匀生长。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学气相生长碳化硅外延晶片设备，特别涉及一种生长碳化硅外延晶片用样品托。
背景技术
碳化硅单晶材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，可很好地满足现代电子技术找高温、高功率、高电压、高频率及高辐射等恶劣条件的应用要求。与传统的硅材料器件不同，碳化硅器件不能直接制作在碳化硅单晶材料上，必须在单晶衬底上生长高质量的外延层，然后在外延层上制造各类结构的器件。
在各种碳化硅外延层制备方法中，化学气相沉积（CVD）最为常用，其结合台阶流的生长模式能实现一定厚度和掺杂浓度的碳化硅外延材料，可满足产业化量产的基本要求。在当前CVD法生长碳化硅外延材料的工艺过程中，普遍采用带有碳化硅、碳化钽等涂层的均匀石墨材质托盘来承载或支撑生长用的碳化硅单晶衬底。由于石墨体材料具有比较低导热系数（~151 w/m·k），在生长过程中由炉腔和加热结构的构造及反应气体在流动方向的耗尽模式所引起衬底晶片表面温度分布不均匀（典型情况是中心温度高于边缘）将无法通过热传导来进行有效缓解。温度分布不均匀所导致的热应力是对称成对出现型的基平面位错（BPD）的主要产生原因，BPD会对双极型器件稳定性产生严重影响，是制约目前碳化硅双极型器件不能商业化的主要原因。此外，由于导热性能较差和衬底背面与样品托表面接触并不严密等原因，衬底背面温度局部较高的地方更容易与反应气体反应生成雾状碳化硅晶体结构，行业称之为白斑，白斑只能通过后期的磨抛工艺进行去除。上述由样品托引起的问题严重影响碳化硅外延晶片的生产效率和产品质量。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种生长碳化硅外延晶片用样品托。该样品托解决减少在碳化硅外延生长中衬底表面的温度分布不均匀的程度及减少反应气体在衬底晶片背部的聚集，从而降低对称成对出现型的BPD位错及晶片背部白斑形成的概率。
为解决现有技术的上述缺陷，本实用新型提供的技术方案是：一种生长碳化硅外延晶片用样品托，包括样品托本体，所述样品托本体内间隔设有多条通气管路，所述样品托本体的底面中部设有空心连杆，每条所述通气管路一端均与所述空心连杆连通，所述样品托本体的上平面设有容置槽，所述容置槽内对应每条所述通气管路的位置均间隔设有多个通气孔洞。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，每条所述通气管路的载气出口均设置在所述样品托本体的侧部。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，每条所述通气管路的长度相同。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，所述通气孔洞呈喇叭形，所述通气孔洞的底部开口与所述通气管路连通，所述通气孔洞的底部开口直径小于所述通气孔洞的上端开口直径。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，所述空心连杆的一端设有载气进口，载气气流依次进入所述载气进口、空心连杆、通气管路和载气出口。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，每条所述通气管路均沿着所述样品托本体的半径方向设置。
作为本实用新型生长碳化硅外延晶片用样品托的一种改进，所述空心连杆外表面设有外螺纹。
本实用新型的另一目的是提供一种生长碳化硅外延晶片用的装置，包括上述的生长碳化硅外延晶片用样品托。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型通过载气气流从空心连杆下方进入，经过通气管路从样品托的侧壁排出，在此过程中能有效带走在衬底晶片背部聚集的反应气体和表面通气孔洞上方的局部热量，底部带外螺纹的空心连杆可实现样品托的旋转。通过调整通气孔洞和通气管路的分布可实现非均匀的风冷散热，以补偿由于设备结构或反应气体耗尽模式带来的碳化硅衬底受热不均匀，从而降低热应力型BPD位错及晶片背部白斑形成的概率，最终实现大面积碳化硅外延晶片的高质量均匀生长。
附图说明
下面就根据附图和具体实施方式对本实用新型及其有益的技术效果作进一步详细的描述，其中：
图1是本实用新型样品托立体结构示意图。
图2是本实用新型样品托其中一个方向的剖视图。
图3是本实用新型样品托另一个方向的剖视图。
附图标记名称：1、样品托本体 2、通气管路 3、空心连杆 4、容置槽 5、通气孔洞6、载气出口 7、载气进口 8、外螺纹。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围内。
如图1、图2和图3所示，一种生长碳化硅外延晶片用样品托，包括样品托本体1，样品托本体1内间隔设有多条通气管路2，样品托本体1的底面中部设有空心连杆3，每条通气管路2一端均与空心连杆3连通，样品托本体1的上平面设有容置槽4，容置槽4内对应每条通气管路2的位置均间隔设有多个通气孔洞5。通气孔洞5和通气管路2的开孔截面为规则图形，规则图形为圆形、矩形、正多边形或三角形中的一种。
样品托本体1为石墨材质，表面覆盖碳化硅涂层，样品托外直径Φ160mm，上方用于放置碳化硅衬底晶片的容置槽4的直径Φ152mm，深度为2 mm，样品托本体（不包括空心连杆）的整体厚度8mm。在容置槽表面的6条半径上均加工5个通气孔洞5，相邻两条通气管路2之间的夹角θ1=θ2=θ3=θ4=θ5=θ6=60°，通气孔洞5在容置槽面的开孔图形为直径Φ5mm的圆形，每条通气管路2上距离圆心17 mm加工第一个通气孔洞5，之后每个通气孔洞5的间距依次为10 mm、11 mm、12 mm、13 mm。在分布有通气孔洞5的样品托本体1内部1.5 mm深处加工截面为宽度7 mm、高度3 mm矩形的通风管路，通气孔洞与通风管路垂直连通的截面为开孔图形为直径Φ2mm的圆形，通风管路一端贯穿样品托的侧壁，另一端与样品托底部的外径Φ16mm、内径Φ9mm的空心连杆垂直连通。空心连杆长度20 mm，其外部带M16x1.25mm螺纹。
优选的，每条通气管路2的载气出口6均设置在样品托本体1的侧部。载气气流从空心连杆3底部进入，经过通风管路2，由样品托本体1的侧部开口处流出。
优选的，每条通气管路2的长度相同。
优选的，通气孔洞5呈喇叭形，通气孔洞5的底部开口与通气管路2连通，通气孔洞5的底部开口直径小于通气孔洞5的上端开口直径。每个通气孔洞5的形状、大小和间距可以相同，也可是不相同的。可以根据需要进行合理的设定。
优选的，空心连杆3的一端设有载气进口7，载气气流依次进入载气进口7、空心连杆3、通气管路2和载气出口6。
优选的，每条通气管路2均沿着样品托本体1的半径方向设置。所有相邻的两条通气管路2间的角度θ之和等于360度,相邻的角度θ不一定相等,可以根据需要对角度θ的大小进行设置。
优选的，空心连杆3外表面设有外螺纹8。外螺纹8的空心连杆3可实现样品托本体1的旋转。
一种生长碳化硅外延晶片用的装置，包括生长碳化硅外延晶片用样品托。其它结构为目前现有的生长碳化硅外延晶片用的装置结构。如申请号为CN201610638775.0的碳化硅外延晶片的制造装置，该装置上的晶片托架位置就可以替换为本申请的生长碳化硅外延晶片用样品托。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和结构的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (8)
1.一种生长碳化硅外延晶片用样品托，包括样品托本体，其特征在于，所述样品托本体内间隔设有多条通气管路，所述样品托本体的底面中部设有空心连杆，每条所述通气管路一端均与所述空心连杆连通，所述样品托本体的上平面设有容置槽，所述容置槽内对应每条所述通气管路的位置均间隔设有多个通气孔洞。
2.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，每条所述通气管路的载气出口均设置在所述样品托本体的侧部。
3.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，每条所述通气管路的长度相同。
4.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，所述通气孔洞呈喇叭形，所述通气孔洞的底部开口与所述通气管路连通，所述通气孔洞的底部开口直径小于所述通气孔洞的上端开口直径。
5.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，所述空心连杆的一端设有载气进口，载气气流依次进入所述载气进口、空心连杆、通气管路和载气出口。
6.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，每条所述通气管路均沿着所述样品托本体的半径方向设置。
7.根据权利要求1所述的生长碳化硅外延晶片用样品托，其特征在于，所述空心连杆外表面设有外螺纹。
8.一种生长碳化硅外延晶片用的装置，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的生长碳化硅外延晶片用样品托。
Priority Applications (1)
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| CN202121544878.3U CN215517744U (zh) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 一种生长碳化硅外延晶片用样品托及其装置 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN215517744U (zh) |
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