一种适用于碳化硅外延生长的气悬浮托盘基座制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于碳化硅外延生长的气悬浮托盘基座，包括基座本体、底座，该基座本体的背面有若干条呈一定角度的导气槽、一个定位孔，底座内部有一组气道；其中，定位孔位于基座本体的中心，导气槽的延长线不经过定位孔；气道包括主气道和两个出气道，出气道的一端连接主气道，另一端是出气口；主气道位于底座平面上，出气道与主气道呈α角度且对称分布，两个出气道与底座平面夹角β。本实用新型专利技术通过载盘背部特有的导气槽结构以及出气道的设计，使得载盘可以做到悬浮自转，仅需调节气流大小，便可对载盘的转速进行调整，提高了工艺的可操作性。艺的可操作性。艺的可操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于碳化硅外延生长的气悬浮托盘基座


[0001]本技术属于半导体加工
，具体涉及一种硅片外延基座。

技术介绍

[0002]碳化硅外延晶片属于第三代半导体行业，其具备高禁带宽度、高热导率、高击穿场强、高电子饱和漂移速率等优势，可有效突破传统硅基功率半导体器件及其材料的物理极限，主要用于各种分立器件的制作，比如SBD、MOSFET和JFET等。这些器件广泛应用于各个领域，如混合及纯电动汽车、太阳能和风能发电、UPS、马达控制、轨道机车、轮船和智能电网等。
[0003]目前，碳化硅外延生长工艺在生产中无论使用单片机或是多片机，多是将碳化硅衬底直接放在碳化硅涂层石墨基座的pocket内，这种情况下，即便基座在高速旋转情况下，晶圆跟基座会以相同的转动方式围绕设备，机械地进行公转。这种情况会造成盘上的各个晶圆上方的气流以及晶圆上的温度均匀性存在差异，对碳化硅外延晶片的掺杂浓度均匀性有较大影响。并且增加了调节碳化硅外延工艺的难度以及提高了对基座的一致性的要求。
[0004][术语解释][0005]碳化硅外延：在碳化硅衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层的方法。
[0006]掺杂浓度：生产新材料的一种方法，所掺物质占总物质量的比例。
[0007]Pocekt：口袋，本技术中指基座上的圆形凹坑，一个凹坑为一个pocket。

技术实现思路

[0008]本技术为了解决现有技术中的问题，提供一种碳化硅外延生长用的碳化硅涂层石墨基座，是晶圆进行碳化硅外延工艺生长用的载盘，用作承载晶圆并起到热量传递、分散工艺气流的作用，其特有的悬浮式设计，极大地改善了外延晶片的掺杂浓度均匀性。
[0009]为了达到上述目的，本技术的提供了一种适合生产碳化硅外延晶片的气悬浮托盘基座，包括基座本体、底座，该基座本体的背面有若干条呈一定角度的导气槽、一个定位孔，底座内部有一组气道；其中，定位孔位于基座本体的中心，导气槽的延长线不经过定位孔；气道包括主气道和两个出气道，出气道的一端连接主气道，另一端是出气口；主气道位于底座平面上，出气道与主气道呈α角度且对称分布，两个出气道与底座平面夹角β，α的取值范围为15
°
≤α≤60
°
，β的取值范围为30
°
≤β≤60
°
。
[0010]进一步地，导气槽以定位孔为中心呈中心对称分布，导气槽之间不相互连通。
[0011]进一步地，所述气悬浮托盘基座还包括用于生长外延晶片的口袋，口袋设置于基座本体的正面。
[0012]进一步地，定位孔的作用主要起定位固定作用，使基座放置于底座上时，定位孔位于两出气口连线的中点。
[0013]本技术的有益效果是：本技术的基座通过载盘背部特有的导气槽结构以
及出气道的设计，使得载盘可以做到悬浮自转，仅需调节气流大小，便可对载盘的转速进行调整，提高了工艺的可操作性。使用此结构的基座在同样工艺条件下对碳化硅外延晶片的生长厚度和掺杂浓度均匀性有了明显的改善，在其原有的基础上提高了近10％，显著地提高了碳化硅外延晶片的生长质量，对第三代半导体行业发展具有一定的促进作用。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0015]图1为本技术的气悬浮托盘基座的结构示意图；
[0016]图2为本技术的气悬浮托盘基座的底座中气道的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合附图对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0018]图1所示的是本技术的适合生产碳化硅外延晶片的气悬浮托盘基座，包括基座本体、底座和用于生长外延晶片的口袋，口袋设置于基座本体的正面。不同于目前市场流行的机械驱动托盘基座，该基座本体的背面有若干条呈一定角度的导气槽1、一个定位孔2，底座内部有一组气道，底座为基座本体提供旋转动力源。
[0019]气道的结构如图2所示，包括主气道4和两个出气道5，出气道5一端连接主气道4，另一端是出气口3。主气道4位于底座平面上，出气道5与主气道4呈α角度且对称分布，两个出气道5与底座平面夹角β，α的取值范围为15
°
≤α≤60
°
，β的取值范围为30
°
≤β≤60
°
。
[0020]定位孔2的作用主要起定位固定作用，使基座位于两出气孔3的中间。气体经主气道4后由2个出气口3喷射而出，由于出气道5与主气道4呈一定角度且对称分布，气体喷出的瞬间，当遇到基座平面时会产生一个向上的推力。由于出气道5与基座平面呈一定夹角，当气体遇到平面后会迅速朝夹角方向扩散，当气体流经导气槽1时，会产生一个沿导气槽1方向的推力，进而带动基座旋转。
[0021]由以下关系可知：
[0022]P0/P1＝(2/(K+1)+((K
‑
1)*M2)/(K+1))
(K+1)/(2*(K
‑
1))
/M
[0023]p1+(ρv
12
)/2+ρgh1＝p2+(ρv
22
)/2+ρgh2，
[0024]P0+ρgh+(1/2)*ρv2＝常量，
[0025]其中，P0：气流方向压力，P1、P2：竖直方向和水平方向的分解压力，ρ：气流密度，v：气流速度，v1、v2：竖直方向和水平方向的分解速度，h：基座悬浮高度，S：基座受力面积，M：基座质量。
[0026]当气流调节到一定流速v0时，有Mg＝P1/S。当v0增大时，有h1增大，p1/S＝k，k为常
量，P2增大，转速增大。由P1提供支撑载盘悬浮的力，由P2提供载盘自转的动力。
[0027]由于该基座的驱动力来源于气体产生的浮力及推力带动旋转，一方面在稳定性上比机械旋转更佳，因为消除了机械振动引起的晶圆翘曲；另一方面，可以根据工艺需求，调节气体流量大小改变托盘的转速从而改善晶圆的气场均匀性。故本专利技术在稳定性及浓度均匀性要明显优于机械驱动的基座。
[0028]对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本技术，上述实施例仅是为说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上，还可以做出其它不同形式的变化或变动，而这些变化或变动将是显而易见的，处于本技术的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于碳化硅外延生长的气悬浮托盘基座，其特征在于，所述基座包括基座本体、底座，该基座本体的背面有若干条呈一定角度的导气槽、一个定位孔，底座内部有一组气道；其中，定位孔位于基座本体的中心，导气槽的延长线不经过定位孔；气道包括主气道和两个出气道，出气道的一端连接主气道，另一端是出气口；主气道位于底座平面上，出气道与主气道呈α角度且对称分布，两个出气道与底座平面夹角β，α的取值范围为15
°
≤α≤60
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春立，季加伟，朱佰喜，
申请(专利权)人：东莞市志橙半导体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：