CN219568128U - 一种碳化硅外延片生长载具及设备 - Google Patents
一种碳化硅外延片生长载具及设备 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种碳化硅外延片生长载具及设备，包括承载盘、盖环和衬底，盖环径向拼接于承载盘上，衬底径向拼接于盖环上，衬底和承载盘之间具有生长间隙，该载具的结构设计能够减少碳化硅外延过程中承载盘对衬底背面的影响，并能够保证温度场分布均匀，不影响外延过程的均匀性，提升碳化硅外延片的质量。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅外延片生长载具及设备。
背景技术
碳化硅(SiC)与硅(Si)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衬底上同质外延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SiC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。
但是，现有的碳化硅外延片生长载具存在以下缺陷：一般来说，SiC外延片生长是将衬底放置在盖环内，衬底与承载盘直接接触，会影响衬底外延时的背面质量。
发明内容
本申请的一个目的在于提供一种能够提升碳化硅外延片质量的碳化硅外延片生长载具及设备。
为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种碳化硅外延片生长载具及设备，包括承载盘、盖环和衬底，所述盖环径向拼接于所述承载盘上，所述衬底径向拼接于所述盖环上，所述衬底和所述承载盘之间具有生长间隙。
作为改进，所述承载盘的上部开设有第一拼接槽，所述盖环适于安装至所述第一拼接槽内，所述第一拼接槽的深度小于所述盖环的厚度。
作为改进，所述盖环的上部开设有第二拼接槽，所述衬底适于安装至所述第二拼接槽内，所述第二拼接槽的深度大于所述衬底的厚度。
作为改进，所述第二拼接槽的底面到所述承载盘的上表面之间的距离为0.3mm至1mm之间；所述第二拼接槽的四周设置有连接斜面，所述连接斜面与所述第二拼接槽的底面之间的夹角为α，30°≤α≤60°。
作为改进，所述生长间隙在0.3mm至1mm之间。
作为改进，所述盖环向内侧凸起形成有定位部，所述定位部适于卡接所述衬底使所述衬底与所述盖环保持周向相对静止。
作为改进，所述盖环的外沿向下延伸设置有连接环，所述连接环适于套设至所述承载盘的外侧。
作为改进，所述承载盘表面不涂覆涂层或涂覆碳化钽涂层。
作为改进，所述盖环表面涂覆碳化硅涂层或碳化钽涂层。
一种碳化硅外延片生长设备，包括旋转基座，所述旋转基座上设置上述任一种碳化硅外延片生长载具。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：通过盖环来对衬底进行限位支撑，承载盘和衬底之间通过盖环进行分离，让衬底能够不与承载盘直接接触，从而不影响衬底外延时的背面质量，且在一定的分离距离范围内能够保证温度场均匀分布，不影响外延的均匀性，同时盖环支撑衬底的设计能够实现自动取放片，提升生产效率。
附图说明
图1是根据本申请的一个优选实施例的承载盘与盖环拼接时的立体图；
图2是根据本申请的一个优选实施例的承载盘与盖环分离时的结构视图；
图3是根据本申请的一个优选实施例的承载盘与盖环拼接时的俯视图；
图4是根据本申请的一个优选实施例图3中沿A-A方向的剖面视图；
图5是根据本申请的一个优选实施例图4中a处的放大视图；
图6是根据本申请的一个优选实施例的设备原理图。
图中：1、承载盘；11、第一拼接槽；2、盖环；21、第二拼接槽；211、连接斜面；22、定位部；23、连接环；3、旋转基座；4、衬托器；5、石英管；6、RF线圈。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“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。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“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、产品或设备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。
下面结合附图对本申请做进一步说明：
如图1至6所示，本申请的一个优选实施例包括承载盘1、盖环2和衬底，盖环2径向拼接于承载盘1上，衬底径向拼接于盖环2上，承载盘1用于承载碳化硅衬底进入外延炉生长碳化硅薄膜，衬底和承载盘1之间具有生长间隙，生长间隙能够使衬底的背面不与承载盘1接触，减少外延过程中承载盘1对碳化硅衬底背面的影响，生长间隙优选在0.3mm至1mm之间，在此范围内能够保证温度场分布均匀，不会影响外延的均匀性。
承载盘1的上部开设有第一拼接槽11，盖环2适于安装至第一拼接槽11内，第一拼接槽11能够方便盖环2与承载盘1进行拼接配合，第一拼接槽11的深度小于盖环2的厚度，让盖环2能够高于承载盘1，从而对衬底进行支撑，并使衬底与承载盘1分离。
盖环2的上部开设有第二拼接槽21，衬底适于安装至第二拼接槽21内，第二拼接槽21能够方便衬底与盖环2进行拼接配合，第二拼接槽21的深度大于衬底的厚度，衬底能够完全容置于盖环2上。
第二拼接槽21的底面到承载盘1的上表面之间的距离为0.3mm至1mm之间，第二拼接槽21的底面即为安装衬底时衬底的底面，即等同于生长间隙，在此范围内能够保证温度场分布均匀，不会影响外延的均匀性。
第二拼接槽21的四周设置有连接斜面211，连接斜面211与第二拼接槽21的底面之间的夹角为α，30°≤α≤60°，连接斜面211能够引导衬底进入第二拼接槽21，降低衬底与盖环2配合时发生结构干涉的概率，降低自动取放片的难度。
盖环2向内侧凸起形成有定位部22，定位部22能够对安装于第二拼接槽21内的衬底进行定位和限位，定位部22适于卡接衬底使衬底与盖环2保持周向相对静止，提升外延的均匀性。
第一拼接槽11也能够与定位部22配合卡接，使承载盘1与盖环2保持周向相对静止，提升承载盘1与盖环2之间的连接稳定性。
盖环2的外沿向下延伸设置有连接环23，连接环23适于套设至承载盘1的外侧，连接环23能够提升盖环2和承载盘1之间的连接强度和稳定性，避免载具旋转时盖环2与承载盘1发生分离。
承载盘1为高纯石墨材质，承载盘1表面不涂覆涂层或涂覆碳化钽涂层，盖环2为高纯石墨材质，盖环2表面涂覆碳化硅涂层或碳化钽涂层，碳化钽涂层和碳化硅涂层能够起到表面防护作用，提高基材的抗氧化、耐腐蚀和耐磨损能力。
自动装片过程为：机械手将盖环2放至中转台下端平台，机械手从衬底卡塞盒取片，放至中转台上端平台，下降中转台上端平台使碳化硅衬底进入盖环2，机械手将装有碳化硅衬底的盖环2装入承载盘1。
自动取片过程为：机械手从反应腔取承载盘1，放入自动装取片室，机械手将装有碳化硅衬底的盖环2与承载盘1分离并移到中转台，盖环2放在中转台下端平台，升起中转平台上端平台使碳化硅衬底和盖环2分离，机械手从中转台取片装入外延片卡塞盒。
如图6所示，本申请还提供了一种碳化硅外延片生长设备，包括旋转基座3，旋转基座3的上方下方设置衬托器4，衬托器4的外侧设置绝热材料，绝热材料接触石英管5，石英管5内部通冷却水，能够设备进行冷却，石英管5的外侧设置RF线圈6实现加热操作，旋转基座3上设置上述任一种碳化硅外延片生长载具，通过旋转基座3的高速旋转实现碳化硅晶圆的外延。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：包括承载盘、盖环和衬底，所述盖环径向拼接于所述承载盘上，所述衬底径向拼接于所述盖环上，所述衬底和所述承载盘之间具有生长间隙；
所述承载盘的上部开设有第一拼接槽，所述盖环适于安装至所述第一拼接槽内，所述第一拼接槽的深度小于所述盖环的厚度；
所述盖环的上部开设有第二拼接槽，所述衬底适于安装至所述第二拼接槽内，所述第二拼接槽的深度大于所述衬底的厚度。
2.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述第二拼接槽的底面到所述承载盘的上表面之间的距离为0.3mm至1mm之间；所述第二拼接槽的四周设置有连接斜面，所述连接斜面与所述第二拼接槽的底面之间的夹角为α，30°≤α≤60°。
3.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述生长间隙在0.3mm至1mm之间。
4.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述盖环向内侧凸起形成有定位部，所述定位部适于卡接所述衬底使所述衬底与所述盖环保持周向相对静止。
5.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述盖环的外沿向下延伸设置有连接环，所述连接环适于套设至所述承载盘的外侧。
6.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述承载盘表面不涂覆涂层或涂覆碳化钽涂层。
7.如权利要求1所述的一种碳化硅外延片生长载具，其特征在于：所述盖环表面涂覆碳化硅涂层或碳化钽涂层。
8.一种碳化硅外延片生长设备，其特征在于：包括旋转基座，所述旋转基座上设置权利要求1至7任一权利要求所述的一种碳化硅外延片生长载具。
Priority Applications (1)
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| CN202320172391.XU CN219568128U (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种碳化硅外延片生长载具及设备 |
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Publications (1)
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| CN219568128U true CN219568128U (zh) | 2023-08-22 |
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Family Applications (1)
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| CN202320172391.XU Active CN219568128U (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种碳化硅外延片生长载具及设备 |
Country Status (1)
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2023
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