CN219350196U - 一种改善滑移线的石墨基座结构及设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种改善滑移线的石墨基座结构及设备，该石墨基座结构包括第一凹槽，第一凹槽的底边边缘部分向下凹陷，形成第二凹槽，当衬底设置于第一凹槽内时，衬底的底面和第一凹槽的内表面接触，且衬底的底面和第二凹槽的内表面之间存在空隙。本实用新型的实施例在石墨基座结构的第一凹槽边缘设置第二凹槽，使衬底边缘与石墨基座的凹槽不接触，有利于减少托盘对衬底的热传导，降低衬底边缘的温度，减小衬底边缘与中心的温差，从而解决滑移线，而且可以扩大工艺调试窗口，并保证石墨基座使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种改善滑移线的石墨基座结构及设备。
背景技术
随着硅基氮化镓功率器件的快速发展，氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HighElectron Mobility Transistor，HEMT)在高温高频大功率器件、低损耗率开关器件等领域得到了越来越多的关注。由于硅(Si)衬底与氮化镓(GaN)外延层之间存在较大的晶格失配和热失配，而且在外延生长过程中翘曲大，片内温差大等，使得氮化镓(GaN)外延层在生长过程中表面容易产生裂纹、滑移线等缺陷，且尺寸越大越严重，特别是8英寸和12英寸外延片。这里所说的滑移线是制备高阻厚膜外延片的过程中，产生的一种缺陷，它从破损的圆片边缘出发，向挂片内部延伸或从圆片边缘无明显破损处、半片的解理边缘延伸出来的直线状缺陷，这些直线或者互相平行或者以一定的角度相交，是一种与晶体取向有关的晶相形貌缺陷，与晶体滑移或者位错运动有关。随着对氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HighElectron Mobility Transistor，HEMT)性能的要求越来越高，人们对氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)的外延结果提出了更高的要求。
常用的改善硅(Si)基氮化镓(GaN)表面滑移线的方法有：一、降低外延生长温度，但会牺牲外延层晶体质量；二、调整氮化铝(AlN)缓冲层翘曲，但可能会导致外延生长结束后的翘曲过大；三、通过调节石墨基座下方多个环形加热器的功率，改变各个温区温度，但此方法不适用于多片机，只适用于单片机，且工艺调试窗口小，并对石墨基座寿命有一定影响。以上方法虽然在一定程度上能够缓解滑移线缺陷的产生，但不能完全解决，而且还会带来一些不利的影响。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种改善滑移线的石墨基座结构及设备。在石墨基座结构的边缘设置凹槽，使衬底边缘与石墨基座的凹槽不接触，有利于衬底边缘散热，降低衬底边缘的温度，减小衬底边缘与中心的温差，从而解决滑移线问题。
一方面，本实用新型实施例提供了一种改善滑移线的石墨基座结构，石墨基座结构包括：
第一凹槽，第一凹槽的底边边缘部分向下凹陷，形成第二凹槽；
当衬底设置于第一凹槽内时，衬底的底面和第一凹槽的内表面接触，且衬底的底面和第二凹槽的内表面之间存在空隙。
可选的，第二凹槽的内表面到石墨基座结构的上表面的距离大于第一凹槽的内表面到石墨基座结构的上表面的距离。
可选的，第二凹槽的内表面到第一凹槽的内表面的垂直距离为0-1000微米。
可选的，第二凹槽的宽度为0-5.0毫米。
可选的，石墨基座结构的背面为平整面。
可选的，石墨基座结构的背面中心连接设置有支撑石墨基座结构旋转的旋转轴。
可选的，石墨基座结构上包含的第一凹槽的数量为一个或多个。
可选的，当存在多个第一凹槽时，每个第一凹槽存在匹配的第二凹槽。
可选的，第二凹槽为圆环状。
可选的，第二凹槽内设有阶梯状平台，且阶梯状平台沿着第二凹槽的内环依次向外环降低排布。
另一方面，本实用新型实施例提供了一种设备，包括如上述的石墨基座结构。
本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构及设备，具有如下技术效果：
石墨基座结构包括第一凹槽，第一凹槽的底边边缘部分向下凹陷，形成第二凹槽，当衬底设置于第一凹槽内时，衬底的底面和第一凹槽的内表面接触，且衬底的底面和第二凹槽的内表面之间存在空隙。本实用新型的实施例在石墨基座结构的第一凹槽边缘设置第二凹槽，使衬底边缘与石墨基座的凹槽不接触，有利于减少托盘对衬底的热传导，降低衬底边缘的温度，减小衬底边缘与中心的温差，从而解决硅(Si)基氮化镓(GaN)外延层表面产生滑移线，从而降低芯片工艺裂片风险，提高器件制造的良率。这种石墨基座结构还可以扩大工艺调试窗口，并保证石墨基座使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它附图。
图1是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的正面示意图；
图2是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的剖面示意图一；
图3是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的剖面示意图二；
图4是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的凹槽深度示意图；
图5是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的第二凹槽宽度示意图；
图6是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的背面示意图；
图7是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构包含多个第一凹槽的正面示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的正面示意图，该石墨基座结构包括第一凹槽101，第一凹槽的底边边缘部分向下凹陷，形成第二凹槽102。第二凹槽102的形状是圆环状的。因为第一凹槽和石墨基座结构的形状为圆形，第二凹槽是紧沿着第一凹槽的边缘向下凹陷形成的，所以第二凹槽的形状是圆环状的。
图2是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的剖面示意图一，如图2所示，当衬底201设置于第一凹槽101内时，衬底201的底面和第一凹槽101的内表面接触，且衬底201的底面和第二凹槽102的内表面之间存在空隙。因为当衬底放置在第一凹槽内的时候，第一凹槽边缘向下凹陷形成的圆环状的第二凹槽和衬底底面的边缘存在一点空隙，使衬底边缘与石墨基座结构不接触，有利于减少托盘对衬底的热传导，降低衬底边缘的温度，减小衬底边缘和衬底中心的温度差，从而解决衬底外延层表面产生滑移线的问题。可选的，图3是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的剖面示意图二，如图3所示，第二凹槽内设有阶梯状平台301，且阶梯状平台301沿着第二凹槽的内环依次向外环降低排布。平台的数量可以由实验的要求进行调整，这样可以使衬底的边缘温度实现阶梯式降温，进而改善外延片产生滑移线的问题。
在一种可选的实施例中，图4是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的凹槽深度示意图，如图4所示，第二凹槽102的内表面到石墨基座结构的上表面401的距离大于第一凹槽101的内表面到石墨基座结构的上表面401的距离。可选的，第二凹槽102的内表面到第一凹槽101的内表面的垂直距离可以为0-1000微米。
在一种可选的实施例中，图5是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的第二凹槽宽度示意图，如图5所示，第二凹槽102的宽度可以为0-5.0毫米。
在第一凹槽的边缘向下凹陷形成第二凹槽，第二凹槽可以比第一凹槽深0-1000微米，第二凹槽的宽度可以设置为0-5.0毫米，这样当衬底放置在第一凹槽时，第二凹槽和衬底之间会保留一定的空隙，方便为衬底散热，减小衬底边缘和衬底中心的温度差。
在一种可选的实施例中，图6是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构的背面示意图，如图6所示，石墨基座结构的背面可以为平整面，也可以设置为不平整面。设置为平整面可以保证受热均匀，这样有利于衬底的外延片生长，得到均匀性好的产品，避免发生产品产生裂纹。石墨基座结构的背面中心可以连接设置有支撑石墨基座结构旋转的旋转轴601。
石墨基座结构的背面中心位置设置可以支撑石墨基座结构旋转的旋转轴，在旋转轴带动石墨结构旋转的过程中，由于高速旋转产生的分布均匀的离心力的作用，可以保证衬底外延的均匀性较好，进而保证产品的质量。
在一种可选的实施例中，图7是本申请实施例提供的一种改善滑移线的石墨基座结构包含多个第一凹槽的正面示意图，如图7所示，石墨基座结构上可以包含多个第一凹槽，当存在多个第一凹槽时，每个第一凹槽都存在与其匹配的第二凹槽。
当石墨基座结构的正面存在多个第一凹槽时，可以放置多个衬底同时在反映腔中进行外延片的生长，这样可以提高生产效率。
本申请实施例中，还提供了一种设备，包括如上实施例中的石墨基座结构。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种改善滑移线的石墨基座结构，其特征在于，包括：
第一凹槽，所述第一凹槽的底边边缘部分向下凹陷，形成第二凹槽；
当衬底设置于所述第一凹槽内时，所述衬底的底面和所述第一凹槽的内表面接触，且所述衬底的底面和所述第二凹槽的内表面之间存在空隙。
2.根据权利要求1所述的石墨基座结构，其特征在于，所述第二凹槽的内表面到所述石墨基座结构的上表面的距离大于所述第一凹槽的内表面到所述石墨基座结构的上表面的距离。
3.根据权利要求2所述的石墨基座结构，其特征在于，所述第二凹槽的内表面到所述第一凹槽的内表面的垂直距离为0-1000微米。
4.根据权利要求2所述的石墨基座结构，其特征在于，所述第二凹槽的宽度为0-5.0毫米。
5.根据权利要求1所述的石墨基座结构，其特征在于，所述石墨基座结构的背面为平整面。
6.根据权利要求1所述的石墨基座结构，其特征在于，所述石墨基座结构的背面中心连接设置有支撑所述石墨基座结构旋转的旋转轴。
7.根据权利要求1所述的石墨基座结构，其特征在于，所述石墨基座结构上包含的所述第一凹槽的数量为一个或多个。
8.根据权利要求7所述的石墨基座结构，其特征在于，当存在多个所述第一凹槽时，每个所述第一凹槽存在匹配的第二凹槽。
9.根据权利要求1所述的石墨基座结构，其特征在于，所述第二凹槽为圆环状。
10.根据权利要求9所述的石墨基座结构，其特征在于，
所述第二凹槽内设有阶梯状平台，且所述阶梯状平台沿着所述第二凹槽的内环依次向外环降低排布。
11.一种设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一所述的石墨基座结构。
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