用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法，石墨盘包括石墨盘基座，石墨盘基座的中心区域设有放置区，该放置区的边缘位置设有若干周期性斜面凹槽和若干周期性凸起，该周期性凸起和周期性斜面凹槽沿所述放置区的外形轮廓线排列。本发明专利技术通过在放置区的边缘位置设有周期性斜面凹槽和周期性凸起,可显著减少晶圆边缘与石墨盘的粘接，大大提高尤其是厚膜外延片生长完后取片的便捷性，降低晶圆边缘的损伤；同时周期性斜面凹槽结构不仅可以增加边缘气流的流动性，减少甚至消除气体湍流，让晶圆的径向温场更均匀，提高了外延片径向均匀性，提升产品质量，另外整体结构简单，成本低，操作使用简易，易于实现，利于广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法。
技术介绍
在外延生长领域，高纯石墨盘是必不可少的。它在外延生长中起到加热和装载半导体晶圆的作用。目前，主流外延设备厂商配套的石墨盘在结构上基本相同，均采用在石墨盘基座上设计一个晶圆形状的浅凹槽的方式来装载晶圆。这种设计在生长小尺寸的晶圆(比如说4寸半导体晶圆)来说是合理的，维护起来也很方便。但对于生长大尺寸的外延片，基于降低晶圆被旋转的石墨盘甩出的风险，晶圆槽底部相对于石墨盘顶部的高度比小尺寸石墨盘大一些。这种设计导致了生长大尺寸外延片尤其是厚膜外延片出现了以下几个问题：1)由于石墨盘与晶圆接触区域较多，在生长厚膜外延片时，沉积的外延层会增加石墨盘与半导体晶圆的粘接，使得生长完成后将外延片从石墨盘中无损伤取出较为困难，甚至可能导致裂片；2)因晶圆边缘处较高的台阶使得该区域存在气体湍流，容易滞留较多的生长气体，从而使得外延片厚度和载流子浓度均匀性较差；3)因外延炉一般采用射频感应加热，热量传递的方向是沿着石墨盘径向从边缘到中心，使得石墨盘边缘的温度高于中心区域的温度，这在大尺寸外延生长中尤为突出。公开号“CN107587118B”，名称为“一种石墨盘”的专利公开了一种适用于行星式多片外延炉的石墨盘设计方法，其通过在石墨盘片槽挡墙上设计多个凹槽结构来解决石墨盘边缘存在气体湍流和石墨盘径向温场不均匀的问题。但是该专利技术同时也具有以下两个问题：1)沿石墨盘径向凹槽的深度是突变的，衬底晶圆表面与外面第一石墨盘的凹槽上表面依然存在较大的高度，气体湍流问题依然存在；2)衬底晶圆侧壁与石墨盘片槽内侧壁完全接触，当生长厚膜时，依然存在晶圆与石墨盘粘连的情况。因此，基于目前遇到的技术问题，设计一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘对于提高半导体外延片的良率有重要的实际意义。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术目的在于，提供一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法，不仅可以降低晶圆边缘与石墨盘的粘接风险，大大提高外延片尤其是厚膜外延片生长后取片的便捷性和量产外延片的良率；而且还可以显著增加晶圆边缘气体的流动性和提高径向温场的均匀性，进而提高外延片厚度与载流子浓度均匀性。一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其包括石墨盘基座，其特征在于，所述石墨盘基座的中心区域向下凹入形成放置区，该放置区的边缘位置设有若干周期性斜面凹槽和若干周期性凸起，该周期性凸起和所述周期性斜面凹槽沿所述放置区的外形轮廓线排列。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的斜面下端延伸至放置区的边缘轮廓线的垂直下方位置，该斜面的上端倾斜向远离所述放置区的方向延伸。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的斜面下端与放置区的放置面垂直距离为大于50μm。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的斜面上端与放置区的放置面垂直距离为大于400μm。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的斜面与放置区的放置面的夹角小于60度。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的径向截面外形轮廓为半圆形和半椭圆形。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽的斜面设有碳化硅层或碳化钽层。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性斜面凹槽和周期性凸起的数量至少为三个。作为本专利技术的一种优选方案，所述周期性凸起的径向截面外形轮廓为半圆形，该周期性凸起的凸起面设有碳化硅层或碳化钽层。一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘的使用方法，其包括如下步骤：(1)预备有上述的石墨盘；(2)用真空吸笔吸取晶圆放入石墨盘的放置区；所述晶圆的尺寸大于等于6寸；(3)将载有晶圆的石墨盘送入外延炉内进行生长；(4)生长完成后，用真空吸笔沿着周期性斜面凹槽的斜面插入并挑起晶圆，实现将晶圆的背面吸附，然后取出。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过在放置区的边缘位置设有周期性斜面凹槽和周期性凸起,可显著减少晶圆边缘与石墨盘的粘接，大大提高尤其是厚膜外延片生长完后取片的便捷性，降低晶圆边缘的损伤；同时周期性斜面凹槽结构不仅可以增加边缘气流的流动性，减少甚至消除气体湍流，让晶圆的径向温场更均匀，提高了外延片径向均匀性，提升产品质量，另外整体结构简单，成本低，操作使用简易，易于实现，利于广泛推广应用。下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术中石墨盘的结构示意图。图2为图1中的剖视结构示意图。图3为本专利技术中石墨盘的另一种结构示意图。图4为图3中的剖视结构示意图。具体实施方式实施例1：本实施例提供的一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法，参见图1和图2，用于生长大尺寸外延片的石墨盘包括石墨盘基座1，所述石墨盘基座1的中心区域向下凹入形成放置区2，该放置区2的边缘位置设有若干周期性斜面凹槽3和若干周期性凸起4。本实施例中，所述周期性斜面凹槽3的数量为二十三个，所述周期性凸起4的数量为二十个。所述放置区2的外形轮廓线包括直线部和与该直线部相连接的圆弧部。其中二十一个周期性斜面凹槽3和二十个周期性凸起4交错排列设置在所述外形轮廓线的圆弧部上。剩下的两个周期性斜面凹槽3间隔排列在直线部上。所述周期性斜面凹槽3的斜面和周期性凸起4的凸起面上均设有碳化硅层。所述周期性斜面凹槽3的斜面与放置区2的放置面的夹角θ为50度。其中所述周期性斜面凹槽3的斜面下端延伸至放置区2的边缘轮廓线的垂直下方位置，该斜面的上端倾斜向远离所述放置区2的方向延伸。所述周期性斜面凹槽3的斜面上端与放置区2的放置面垂直距离h1为500μm。所述周期性斜面凹槽3的斜面下端与放置区2的放置面垂直距离h2为200μm。本实施例中，所述周期性斜面凹槽3的径向截面外形轮廓为半圆形，所述周期性凸起4的径向截面外形轮廓为半圆形。使用时，(1)用真空吸笔吸取6寸或6寸以上的晶圆5放入石墨盘的放置区2；(2)将载有所述晶圆5的石墨盘送入外延炉内进行生长，SiC外延膜的厚膜为100μm；(4)外延生长完成后，用真空吸笔沿着周期性斜面凹槽3的斜面插入并挑起晶圆，实现将晶圆的背面吸附，然后取出。实施例2：本实施例提供的一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘及其使用方法，参见图3和图4，其与实施例1基本相似，区别点在于，所述周期性斜面凹槽3的斜面和周期性凸起4的凸起面上均设有TaC层。所述周期性斜面凹槽3的斜面与放置区2的放置面的夹角θ为40度。所述周期性斜面凹槽3的斜面上端与放置区2的放置面垂直距离h1为600μm。所述周期性斜面凹槽3的斜面下端与放置区2的放置面垂直距离h2为100μm。本实施例中，所述周期性斜面凹槽3的径向截面外形轮廓为半椭圆形。使用时，(1)用真空吸笔吸取6寸或6寸以上的晶圆5放入石墨盘的放置区2；(2)将载有所述晶圆5的石墨盘送入外延炉内进行生长，SiC外延膜的厚膜为60μm；(4)外延生长完成后，用真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其包括石墨盘基座，其特征在于，所述石墨盘基座的中心区域向下凹入形成放置区，该放置区的边缘位置设有若干周期性斜面凹槽和若干周期性凸起，该周期性凸起和所述周期性斜面凹槽沿所述放置区的外形轮廓线排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其包括石墨盘基座，其特征在于，所述石墨盘基座的中心区域向下凹入形成放置区，该放置区的边缘位置设有若干周期性斜面凹槽和若干周期性凸起，该周期性凸起和所述周期性斜面凹槽沿所述放置区的外形轮廓线排列。


2.根据权利要求1所述的用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其特征在于，所述周期性斜面凹槽的斜面下端延伸至放置区的边缘轮廓线的垂直下方位置，该斜面的上端倾斜向远离所述放置区的方向延伸。


3.根据权利要求2所述的用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其特征在于，所述周期性斜面凹槽的斜面下端与放置区的放置面垂直距离为大于50μm。


4.根据权利要求3所述的用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其特征在于，所述周期性斜面凹槽的斜面上端与放置区的放置面垂直距离为大于400μm。


5.根据权利要求2所述的用于生长大尺寸外延片的石墨盘，其特征在于，所述周期性斜面凹槽的斜面与放置区的放置面的夹角小于60度。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军伟，宋华平，陈蛟，黄敏，王文军，简基康，陈小龙，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44