一种提高晶片质量的反应器及反应装置制造方法及图纸

本申请公开了一种提高晶片质量的反应器及反应装置，属于半导体材料制备技术领域。该反应器包括：晶片托盘，所述晶片托盘的内侧壁上设置有用于放置晶片的凸台；底座和盖体，所述底座设置在所述晶片托盘下方，所述盖体用于盖合所述晶片托盘，所述底座、晶片托盘与盖体之间形成反应腔，所述反应腔内开设有通气孔，反应气体自所述通气孔进入所述反应腔；加热组件，所述加热组件用于加热所述反应腔内的反应气体，以对所述晶片的表面进行处理。反应气体自通气孔进入反应腔，并在加热组件的加热下与晶片表面的碳包裹体反应生成碳化硅，提高晶片表面的质量，减少晶片表面碳包裹体的数量。减少晶片表面碳包裹体的数量。减少晶片表面碳包裹体的数量。

【技术实现步骤摘要】
一种提高晶片质量的反应器及反应装置


[0001]本申请涉及一种提高晶片质量的反应器及反应装置，属于半导体材料制备


技术介绍

[0002]碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。碳化硅晶体生长应用最广泛的便是物理气相传输法，其次还有液相法以及化学气相传输方法等。以上生长方法来制备高品质的碳化硅衬底都离不开高质量的碳化硅籽晶(SiC籽晶)，在籽晶上同质生长碳化硅晶体。籽晶的存在为后续的晶体生长提供了一个比较容易的继续生长晶体的中心。籽晶中存在的问题往往会遗传到后续生长的晶体中，籽晶的质量、尺寸以及表面状态对生长晶体的质量、尺寸有着至关重要的影响。
[0003]传统生长碳化硅晶体的籽晶为了获得足够高的生长台阶密度和高质量晶体，通常以偏离C面(0001)一定角度进行生长。高质量籽晶的获得除了需要碳化硅晶体本身各项参数的高水平外，还对籽晶衬底的加工过程有很高要求，经过切、磨、抛、洗等工序后获得符合生长要求的碳化硅籽晶衬底。
[0004]晶片的加工过程提高了晶片表面质量的一致性，将其作为籽晶便于大规模碳化硅单晶的生长，将其作为外延层衬底能够提高外延生长质量，但晶片表面加工过程中的切磨抛工序不可避免的破坏了晶片表面原有的生长信息，且晶片表面会裸露出一部分原本嵌入晶体内部的碳包裹体。碳化硅长晶形成形核过程中，这些裸露在晶片表面的碳包裹体会明显限制、阻碍台阶流的正常运动轨迹，对形核质量造成严重影响，诱发微管、多型、位错、层错等晶体缺陷；裸露的碳包裹体极易脱落形成凹坑，导致籽晶晶片局部受热不均匀，形成大尺寸微管、空洞甚至整块多晶。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提出了一种提高晶片质量的反应器，将晶片放置于晶片托盘的凸台上，晶片与底座和盖体之间形成反应腔，反应气体进入反应腔，并在加热组件的加热下与晶片表面的碳包裹体反应生成碳化硅，提高晶片表面的质量，减少晶片表面碳包裹体的数量，将该晶片作为籽晶制备碳化硅晶体时，能够减少长晶过程中微管、多型、位错、空洞等缺陷的产生，提高碳化硅晶体质量。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种提高晶片质量的反应器，该反应器包括：
[0007]晶片托盘，所述晶片托盘的内侧壁上设置有用于放置晶片的凸台；
[0008]底座和盖体，所述底座设置在所述晶片托盘下方，所述盖体用于盖合所述晶片托盘，所述底座、晶片托盘与盖体之间形成反应腔，所述反应腔内开设有通气孔，反应气体自所述通气孔进入所述反应腔；
[0009]加热组件，所述加热组件用于加热所述反应腔内的反应气体，以对所述晶片的表面进行处理。
[0010]可选地，所述晶片托盘至少为两个，并依次排列在所述底座的上方，所述盖体用于盖合最上层的晶片托盘。
[0011]优选的，所述晶片托盘为5
‑
30个，相邻两个晶片托盘上晶片的间距为20
‑
60mm。
[0012]可选地，所述晶片托盘的侧壁上开设有第一通气孔，所述第一通气孔的数量为2
‑
60个，优选为10
‑
30个；
[0013]所述盖体的侧壁上设置有第二通气孔，所述第二通气孔的数量为2
‑
60个，优选为10
‑
30。
[0014]优选的，第一通气孔的数量与第二通气孔的数量相等，且第一通气孔与第二通气孔在垂直方向上成列分布。
[0015]可选地，所述第一通气孔设置在所述凸台的下方，所述第一通气孔沿所述晶片托盘的轴向成单排设置，并均匀分布在所述晶片托盘的径向。
[0016]可选地，所述第二通气孔沿所述盖体的轴向成单排设置，并均匀分布在所述盖体的径向。
[0017]可选地，所述第一通气孔与所述凸台的距离为0
‑
10mm，优选为3
‑
5mm，所述第一通气孔为圆形，所述第一通气孔的孔径为3
‑
25mm，优选为5
‑
20mm。
[0018]可选地，所述第二通气孔与最上层的所述晶片之间的距离为0
‑
10mm，优选为3
‑
5mm，所述第二通气孔为圆形，所述第二通气孔的孔径为3
‑
25mm，优选为5
‑
20mm。
[0019]可选地，所述晶片托盘的高度为20
‑
60mm，所述凸台与所述晶片托盘底部的距离为15
‑
50mm，所述凸台的高度和宽度均为3
‑
15mm，优选为5
‑
10mm。
[0020]优选的，晶片托盘的内壁直径为100
‑
400mm，外壁直径为120
‑
460mm，壁厚为10
‑
30mm。
[0021]可选地，所述盖体的高度为20
‑
50mm，所述底座的高度为20
‑
80mm，所述底座下方设置有3
‑
15个支撑柱，用于支撑所述底座。
[0022]可选地，所述底座、晶片托盘和盖体为筒体结构，所述底座顶部设置有外螺纹，所述晶片托盘的顶部和底部分别设置有外螺纹和内螺纹，所述盖体的底部设置有内螺纹，所述底座、晶片托盘和盖体之间通过螺纹连接。
[0023]优选的，所述外螺纹和内螺纹的高度均为5
‑
10mm。
[0024]可选地，所述底座、晶片托盘和盖体均为碳化坦材料。
[0025]根据本申请的另一个方面，提供了一种提高晶片质量的反应装置，该反应装置包括壳体和上述任一项所述反应器，
[0026]所述反应器放置于所述壳体内，所述加热组件套设在所述壳体外侧，所述壳体上开设有进气口和出气口，所述反应气体流经所述进气口进入所述反应腔内，并经所述出气口流出。
[0027]可选地，所述反应器、壳体和加热组件为筒体结构，所述加热组件、壳体和反应器共中心轴线设置。
[0028]可选地，所述进气口设置在所述壳体的顶部，所述出气口设置在所述壳体的底部，所述反应器外壁与所述壳体内壁之间的距离为20
‑
200mm。
[0029]可选地，所述反应器的外径为120
‑
460mm，所述晶片托盘的数量为5
‑
30个，所述壳体的内径为200
‑
800mm，所述壳体为保温材质，所述壳体的高度为300
‑
2000mm，所述壳体的壁厚为30
‑
150mm。
[0030]可选地，所述进气口和出气口的孔径均为30
‑
100mm，优选为50
‑
70mm。
[0031]本申请能产生的有益效果包括但不限于：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高晶片质量的反应器，其特征在于，包括：晶片托盘，所述晶片托盘的内侧壁上设置有用于放置晶片的凸台；底座和盖体，所述底座设置在所述晶片托盘下方，所述盖体用于盖合所述晶片托盘，所述底座、晶片托盘与盖体之间形成反应腔，所述反应腔内开设有通气孔，反应气体自所述通气孔进入所述反应腔；加热组件，所述加热组件用于加热所述反应腔内的反应气体，以对所述晶片的表面进行处理。2.根据权利要求1所述的提高晶片质量的反应器，其特征在于，所述晶片托盘至少为两个，并依次排列在所述底座的上方，所述盖体用于盖合最上层的晶片托盘。3.根据权利要求2所述的提高晶片质量的反应器，其特征在于，所述晶片托盘的侧壁上开设有第一通气孔，所述第一通气孔的数量为2
‑
60个；所述盖体的侧壁上设置有第二通气孔，所述第二通气孔的数量为2
‑
60个。4.根据权利要求3所述的提高晶片质量的反应器，其特征在于，所述第一通气孔设置在所述凸台的下方，所述第一通气孔沿所述晶片托盘的轴向成单排设置，并均匀分布在所述晶片托盘的径向；和/或所述第二通气孔沿所述盖体的轴向成单排设置，并均匀分布在所述盖体的径向。5.根据权利要求4所述的提高晶片质量的反应器，其特征在于，所述第一通气孔与所述凸台的距离为0
‑
10mm，所述第一通气孔为圆形，所述第一通气孔的孔径为3
‑
25mm；和/或所述第二通气孔与最上层的所述晶片之间的距离为0
‑
10mm，所述第二通气孔为圆形，所述第二通气孔的孔径为3
‑
25mm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的提高晶片质量的反应器，其特征在于，所述晶片托盘的高度为20
‑
60mm，所述凸台与所述晶片托盘底部的距离为15
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李加林，李斌，姜岩鹏，刘家朋，张宁，
申请(专利权)人：上海天岳半导体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：