CN220085988U - 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 - Google Patents
一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220085988U CN220085988U CN202321593390.9U CN202321593390U CN220085988U CN 220085988 U CN220085988 U CN 220085988U CN 202321593390 U CN202321593390 U CN 202321593390U CN 220085988 U CN220085988 U CN 220085988U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- self
- graphite base
- gan substrate
- annealing
- supporting gan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 43
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本实用新型涉及第三代半导体GaN制造技术领域，且公开了一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，包括石墨基座、支撑杆和退火腔室，所述石墨基座设置在退火腔室内侧，所述石墨基座所在退火腔室内壁设置有用于防止散热的保温材料，石墨基座所在退火腔室外侧壁设置有环形的电阻丝加热器，石墨基座的顶部样本放置面放置有自支撑GaN衬底。该降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，保证自支撑GaN衬底能够均匀稳定受热，电阻丝加热器能够根据测量的温度对加热输出功率进行实时调整和优化，稳定至所需温度范围内(1200℃‑1400℃)，保障自支撑GaN衬底退火处理的稳定性，而保温材料的使用有效避免退火腔室的热量散失，降低设备能源消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及第三代半导体GaN制造技术领域，具体为一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置。
背景技术
GaN作为第三代半导体材料因其优异的物理化学性能，被广泛应用在短波长光电子器件和高频微波器件等领域，由于自然界中缺乏天然生长的GaN单晶，目前大部分商用的GaN都是在异质衬底上外延生长获得的。
在GaN薄膜外延生长技术中，氢化物气相外延(HVPE)结构简单，生长速率快，可达到200μm/h以上，且外延尺寸最大可达到6英寸，在GaN单晶生长商业化应用中最为广泛。
激光剥离(LLO)是为了得到自支撑GaN自支撑的一种新兴技术，针对HVPE生产的300μm GaN薄膜外延片，利用激光对蓝宝石和GaN薄膜之间的交界面进行局部加热，促进分解为N2和Ga滴，使得GaN和蓝宝石分离，进而获得完整无裂的自支撑GaN衬底，尺寸最大可达到4英寸。
然而，通过激光剥离得到的自支撑GaN衬底受到在HVPE中引入的生长应力等的影响，会出现翘曲，曲率半径通常在3m左右，在进行后续研磨抛光过程中，由于翘曲的存在极易出现裂片。另外，因为HVPE外延片GaN厚度只有300μm左右，位错密度基本在108cm-2左右，无法较好满足半导体下游产业对低位错密度的要求。翘曲大和高位错的缺陷使得激光剥离后的自支撑GaN衬底无法作为产品进行后续加工及器件制造，降低自支撑GaN衬底的成品率，因此实用新型人设计了一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，解决上述技术问题。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，解决了激光剥离得到的自支撑GaN衬底易出现翘曲和位错的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，包括石墨基座、支撑杆和退火腔室，所述石墨基座设置在退火腔室内侧，所述石墨基座所在退火腔室内壁设置有用于防止散热的保温材料，石墨基座所在退火腔室外侧壁设置有环形的电阻丝加热器，石墨基座的顶部样本放置面放置有自支撑GaN衬底，支撑杆贯穿退火腔室并与石墨基座相连接，石墨基座的镂空内侧通过支撑杆安装有用于实时测温的TC测温元件。
优选的，所述TC测温元件与电阻丝加热器信号连接，TC测温元件通过信号传输将石墨基座的实时温度数据反馈到电阻丝加热器，进而使得电阻丝加热器能够根据测量的温度对加热输出功率进行实时调整和优化。
优选的，所述石墨基座顶部的样本放置面为凸型面，石墨基座顶部放置面的加工曲率半径与自支撑GaN衬底的曲率半径相吻合，从而保证自支撑GaN衬底能够均匀稳定受热。
优选的，所述支撑杆位于石墨基座的正下方，石墨基座位于退火腔室的中心位置。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置。具备以下有益效果：
该降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，通过设置石墨基座，使得基座能够具有较好的导热和耐高温特性，而石墨基座顶部的样本放置面为凸型，其加工曲率半径与自支撑GaN衬底的曲率半径相吻合，从而保证自支撑GaN衬底能够均匀稳定受热，TC测温元件通过信号传输将石墨基座的实时温度数据反馈到电阻丝加热器，进而使得电阻丝加热器能够根据测量的温度对加热输出功率进行实时调整和优化，稳定至所需温度范围内(1200℃-1400℃)，保障自支撑GaN衬底退火处理的稳定性，而保温材料的使用有效避免退火腔室的热量散失，降低设备能源消耗。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中：1石墨基座、2保温材料、3自支撑GaN衬底、4支撑杆、5TC测温元件、6电阻丝加热器。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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。
如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，包括石墨基座1、支撑杆4和退火腔室，石墨基座1设置在退火腔室内侧，石墨基座1所在退火腔室内壁设置有用于防止散热的保温材料2，石墨基座1所在退火腔室外侧壁设置有环形的电阻丝加热器6，石墨基座1的顶部样本放置面放置有自支撑GaN衬底3，支撑杆4贯穿退火腔室并与石墨基座1相连接，石墨基座1的镂空内侧通过支撑杆4安装有用于实时测温的TC测温元件5，TC测温元件5与电阻丝加热器6信号连接，TC测温元件5通过信号传输将石墨基座1的实时温度数据反馈到电阻丝加热器6，进而使得电阻丝加热器6能够根据测量的温度对加热输出功率进行实时调整和优化，石墨基座1顶部的样本放置面为凸型面，石墨基座1顶部放置面的加工曲率半径与自支撑GaN衬底3的曲率半径相吻合，从而保证自支撑GaN衬底能够均匀稳定受热，支撑杆4位于石墨基座1的正下方，石墨基座1位于退火腔室的中心位置。
综上可得，该降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，在高温下GaN会发生分解反应且分解反应会在位错处首先发生，从而减小位错密度，消除应力，经过退火之后，能够大大缓解翘曲，曲率半径可达到10m左右，位错密度可减小至107cm-2左右。
本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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精神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物限定。
Claims (4)
1.一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，包括石墨基座、支撑杆和退火腔室，其特征在于：所述石墨基座设置在退火腔室内侧，所述石墨基座所在退火腔室内壁设置有用于防止散热的保温材料，石墨基座所在退火腔室外侧壁设置有环形的电阻丝加热器，石墨基座的顶部样本放置面放置有自支撑GaN衬底，支撑杆贯穿退火腔室并与石墨基座相连接，石墨基座的镂空内侧通过支撑杆安装有用于实时测温的TC测温元件。
2.根据权利要求1所述的一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，其特征在于：所述TC测温元件与电阻丝加热器信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，其特征在于：所述石墨基座顶部的样本放置面为凸型面，石墨基座顶部放置面的加工曲率半径与自支撑GaN衬底的曲率半径相吻合。
4.根据权利要求1所述的一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置，其特征在于：所述支撑杆位于石墨基座的正下方，石墨基座位于退火腔室的中心位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321593390.9U CN220085988U (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321593390.9U CN220085988U (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220085988U true CN220085988U (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=88830536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321593390.9U Active CN220085988U (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220085988U (zh) |
-
2023
- 2023-06-21 CN CN202321593390.9U patent/CN220085988U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107675249B (zh) | 单晶金刚石的扩径生长方法 | |
| CN107904661B (zh) | 一种低应力氮化铝晶体的生长方法 | |
| WO2018076902A1 (zh) | 晶棒的制作方法 | |
| CN102828251A (zh) | 氮化铝单晶材料制备方法 | |
| JPS55110032A (en) | Method for high-frequency heated epitaxial growth | |
| CN108642561A (zh) | 一种在氮化铝单晶的生长中保护籽晶表面的方法 | |
| US4780174A (en) | Dislocation-free epitaxial growth in radio-frequency heating reactor | |
| CN108428618B (zh) | 基于石墨烯插入层结构的氮化镓生长方法 | |
| CN220085988U (zh) | 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置 | |
| CN114481314A (zh) | 一种外延设备冷却系统和方法 | |
| CN113488564B (zh) | 一种氮化铝模板的制备方法 | |
| CN206109529U (zh) | 一种高功率大面积偏压微波等离子体金刚石薄膜沉积装置 | |
| CN116759337A (zh) | 一种降低自支撑GaN衬底翘曲和位错的退火装置及方法 | |
| CN209243172U (zh) | 一种应用于晶格失配结构外延生长的石墨盘 | |
| CN203820925U (zh) | 一种mocvd石墨盘 | |
| CN108286074B (zh) | 一种大尺寸SiC单晶生长装置及其工作方法 | |
| CN105002561B (zh) | 在(100)GaAs衬底上制备ZnTe外延厚膜的方法 | |
| CN118202096A (zh) | 异质外延片的制造方法 | |
| CN210341058U (zh) | 一种mocvd反应室 | |
| CN203768457U (zh) | 一种提升外延片质量的石墨盘 | |
| CN217809780U (zh) | 一种新型GaN晶体生长设备 | |
| CN106384709A (zh) | 一种GaN薄膜材料及其制备方法 | |
| CN221166847U (zh) | 单晶金刚石生长用的基片台以及应用该基片台的装置 | |
| CN113355744B (zh) | 一种气相外延生长装置及其衬底承载台 | |
| CN117385467B (zh) | 一种制备碳化硅晶体的方法及碳化硅晶体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |