碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件的制作方法

1.本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件。


背景技术：

2.碳化硅材料是一种宽禁带化合物半导体，其高击穿场强、高热导率和高电子饱和漂移速率的特性可能使其在不久的将来替代硅材料成为高温、高压、大功率电子电子器件领域所使用的主要半导体材料。但由于现有碳化硅衬底上存在大量缺陷，因此必须经过同质外延来获得质量良好的碳化硅外延层，以便制作满足高温高压需求的碳化硅电力电子器件。
3.单片水平式热壁腔体是最常见的碳化硅同质外延的腔体之一，其使用石墨基底和上半月加热座相扣合组合出长方体的生长腔室，石墨基底上开设有托盘槽；生产时，将衬底放在石墨基底上的托盘槽内，在感应线圈的作用下对腔室进行加热，反应气体由一侧进入腔室，在长方体生长腔室中心的托盘槽内的衬底上进行外延生长。但是，除了在碳化硅衬底上完成的同质外延之外，衬底上方的上半月加热座上也会沉积疏松的3c-sic。随着生长轮次的增加，疏松的3c-sic有可能掉落到碳化硅衬底上，从而形成掉落物缺陷，并最终导致sic电力电子器件失效。
4.当前，在依靠单片水平式热壁腔体进行碳化硅同质外延的工艺设计中，没有有效抑制掉落物缺陷的设计。随着高温高压大功率电力电子器件的需求走高，以及碳化硅衬底尺寸的不断增加，对碳化硅外延片良率的增加提出更高要求，因此寻找抑制碳化硅外延片表面缺陷的石墨件结构设计是十分必要的。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件，旨在解决衬底上方的上半月加热座上也会沉积疏松的3c-sic，随着生长轮次的增加，疏松的3c-sic有可能掉落到碳化硅衬底上，从而形成掉落物缺陷的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.第一方面，本发明实施例提供一种碳化硅外延用上半月加热座，包括：
8.上座体，底部开设有凹槽，所述凹槽呈圆形，所述凹槽的半径比衬底的半径大预设尺寸。
9.结合第一方面，在本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种可能的实现方式中，所述凹槽的深度为10～20mm。
10.结合第一方面，在本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种可能的实现方式中，所述上座体包括上半月板和盖板，所述上半月板呈柱状，且截面呈弧形，所述上半月板圆心所在一侧朝下设置，所述盖板与所述上半月板下侧连接，所述盖板下侧开设有所述凹槽。
11.结合第一方面，在本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种可能的实现方式中，所述上座体还包括测温孔，所述测温孔开设在所述盖板上侧。
12.第二方面，本发明实施例提供一种碳化硅外延用石墨件，包括：
13.下半月加热座，上侧开设有托盘槽，所述托盘槽呈圆形；
14.气浮托盘，放置在所述托盘槽内，与所述托盘槽转动配合；
15.上述的上半月加热座，盖设在所述下半月加热座上侧，所述凹槽与所述托盘槽对齐；
16.两个支撑板，分别设在所述下半月加热座上侧的径向两侧，下端与所述下半月加热座抵接，上端与所述上半月加热座抵接。
17.结合第二方面，在本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种可能的实现方式中，所述下半月加热座包括顶板和下半月板，所述下半月板呈柱状，且截面呈弧形，所述下半月板圆心所在一侧朝上设置，所述顶板与所述下半月板上侧连接，所述顶板上侧开设有所述托盘槽。
18.本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座上开设有凹槽，凹槽的半径大于衬底的半径，利用凹槽改变衬底上方湍流层和滞流层的分布，进而改变衬底上方的温度场，进而抑制3c-sic在衬底所在区域上方的上座体上的沉积，从根本上抑制掉落物的产生，最终降低碳化硅表面缺陷数量，提升碳化硅外延片以及器件良率。
19.本发明提供的碳化硅外延用石墨件的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的碳化硅外延用石墨件包括上述的上半月加热座和下半月加热座，能够有效抑制3c-sic在衬底所在区域上方的上座体上的沉积，从根本上抑制掉落物的产生，最终降低碳化硅表面缺陷数量，提升碳化硅外延片以及器件良率。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座的立体结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的碳化硅外延用石墨件的立体结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的碳化硅外延用石墨件中的碳化硅外延用下半月加热座的立体结构示意图；
23.附图标记说明：
24.11、上半月板；12、盖板；13、凹槽；14、测温孔；
25.21、顶板；22、下半月板；23、支撑板；24、气浮托盘。
具体实施方式
26.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的
任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
31.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
32.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
33.请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件进行说明。碳化硅外延用上半月加热座，包括上座体，上座体底部开设有凹槽13，凹槽13呈圆形，凹槽13的半径比衬底的半径大预设尺寸。
34.具体的，凹槽13的半径比衬底的半径大0.8寸～1.2寸，以使抑制3c-sic产生的范围大于碳化硅晶片的面积，避免3c-sic沉积物掉落到晶片上。
35.本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座的有益效果是：与现有技术相比，本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座上开设有凹槽13，凹槽13的半径大于衬底的半径，利用凹槽13改变衬底上方湍流层和滞流层的分布，进而改变衬底上方的温度场，进而抑制3c-sic在衬底所在区域上方的上座体上的沉积，从根本上抑制掉落物的产生，
最终降低碳化硅表面缺陷数量，提升碳化硅外延片以及器件良率。
36.如图1所示，在本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种具体的实施方式中，凹槽13的深度为10～20mm，以使深度足够改变气流层。
37.如图1所示，在本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种具体的实施方式中，上座体包括上半月板11和盖板12，上半月板11呈柱状，且截面呈弧形，上半月板11圆心所在一侧朝下设置，盖板12与上半月板11下侧连接，盖板12下侧开设有凹槽13。
38.如图1所示，在本发明实施例提供的碳化硅外延用上半月加热座的一种具体的实施方式中，上座体还包括测温孔14，测温孔14开设在盖板12上侧，以便于对温度场进行检测。
39.基于同一发明构思，请一并参阅图2至图3，本技术实施例还提供一种碳化硅外延用石墨件，包括下半月加热座、气浮托盘24、上半月加热座和两个支撑板23，下半月加热座上侧开设有托盘槽，所述托盘槽呈圆形；气浮托盘24放置在所述托盘槽内，与所述托盘槽转动配合；上半月加热座盖设在所述下半月加热座上侧，所述凹槽13与所述托盘槽对齐；两个支撑板23分别设在所述下半月加热座上侧的径向两侧，下端与所述下半月加热座抵接，上端与所述上半月加热座抵接。
40.需要说明的是，两个支撑板23将下半月加热座和上半月加热座间隔开，使其中间形成长方体的生长腔室，生产时，将气浮托盘24放入托盘槽内，将衬底放入气浮托盘24内。
41.本发明实施例提供的碳化硅外延用石墨件的有益效果是：与现有技术相比，本发明实施例提供的碳化硅外延用石墨件包括上述的上半月加热座和下半月加热座，能够有效抑制3c-sic在衬底所在区域上方的上座体上的沉积，从根本上抑制掉落物的产生，最终降低碳化硅表面缺陷数量，提升碳化硅外延片以及器件良率。
42.如图2和图3所示，在本发明实施例提供的碳化硅外延用石墨件的一种具体的实施方式中，下半月加热座包括顶板21和下半月板22，下半月板22呈柱状，且截面呈弧形，下半月板22圆心所在一侧朝上设置，顶板21与下半月板22上侧连接，顶板21上侧开设有托盘槽。
43.上半月板11和下半月板22使石墨件的外形近似圆柱形，便于通过电感加热器件进行加热。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种碳化硅外延用上半月加热座，其特征在于，包括：上座体，底部开设有凹槽(13)，所述凹槽(13)呈圆形，所述凹槽(13)的半径比衬底的半径大预设尺寸。2.如权利要求1所述的碳化硅外延用上半月加热座，其特征在于，所述凹槽(13)的深度为10～20mm。3.如权利要求1所述的碳化硅外延用上半月加热座，其特征在于，所述上座体包括上半月板(11)和盖板(12)，所述上半月板(11)呈柱状，且截面呈弧形，所述上半月板(11)圆心所在一侧朝下设置，所述盖板(12)与所述上半月板(11)下侧连接，所述盖板(12)下侧开设有所述凹槽(13)。4.如权利要求3所述的碳化硅外延用上半月加热座，其特征在于，所述上座体还包括测温孔(14)，所述测温孔(14)开设在所述盖板(12)上侧。5.一种碳化硅外延用石墨件，其特征在于，包括：下半月加热座，上侧开设有托盘槽，所述托盘槽呈圆形；气浮托盘(24)，放置在所述托盘槽内，与所述托盘槽转动配合；如权利要求1-4任一项所述的上半月加热座，盖设在所述下半月加热座上侧，所述凹槽(13)与所述托盘槽对齐；以及两个支撑板(23)，分别设在所述下半月加热座上侧的径向两侧，下端与所述下半月加热座抵接，上端与所述上半月加热座抵接。6.如权利要求5所述的碳化硅外延用石墨件，其特征在于，所述下半月加热座包括顶板(21)和下半月板(22)，所述下半月板(22)呈柱状，且截面呈弧形，所述下半月板(22)圆心所在一侧朝上设置，所述顶板(21)与所述下半月板(22)上侧连接，所述顶板(21)上侧开设有所述托盘槽。

技术总结
本发明提供了一种碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件，所述碳化硅外延用上半月加热座包括上座体，上座体底部开设有凹槽，凹槽呈圆形，凹槽的半径比衬底的半径大预设尺寸。所述碳化硅外延用石墨件包括下半月加热座和上述的上半月加热座，下半月加热座上侧开设有托盘槽，托盘槽呈圆形，内部适于放置衬底；上半月加热座盖设在下半月加热座上侧，凹槽与托盘槽对齐。本发明提供的碳化硅外延用上半月加热座和碳化硅外延用石墨件能够通过开设在上半月加热座上的凹槽，改变衬底上方的温度场，进而抑制3C-SiC在衬底所在区域上方的上座体上的沉积，从根本上抑制掉落物的产生，最终降低碳化硅表面缺陷数量，提升碳化硅外延片以及器件良率。以及器件良率。以及器件良率。


技术研发人员：尹志鹏
受保护的技术使用者：河北普兴电子科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/16