本实用新型专利技术公开了一种碳化硅衬底加工装置，涉及半导体材料加工技术领域，包括：加热腔；过渡腔，过渡腔与加热腔相连通，过渡腔内设有载样架和升降机构；载样架具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁与所述第二侧壁之间设有夹持组件，夹持组件包括可同步伸缩的第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件和第二夹持件配合实现碳化硅样品的夹持与释放；冷却腔，冷却腔与过渡腔相连通。本申请的碳化硅衬底加工装置，可以实现短时间内将碳化硅样品从高温的退火环境中直接快速的放置于低温环境中进行冷却降温，冷却速率大幅提高，有效避免了缓慢降温过程中空穴与电子的重新复合，有效改善了碳化硅衬底的电阻率，提高了碳化硅衬底的质量。量。量。
【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅衬底加工装置
[0001]本技术涉及半导体材料加工
，具体涉及一种碳化硅衬底加工装置。
技术介绍
[0002]碳化硅(SiC)作为第三代新型半导体材料的代表，具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子迁移率高、热导率高等特点，其广泛应用在高温、高压、高频、大功率半导体器件以及电子电力器件等领域。实际应用中，碳化硅衬底包含低电阻率的导电型衬底和高电阻率的半绝缘型衬底两大类。目前，碳化硅衬底大多通过物理气相输运(PVT)法生长碳化硅单晶晶锭，然后通过切磨抛等工艺将晶锭加工而成。为了改善碳化硅衬底的导电性能，往往会在碳化硅晶体生长过程中掺杂不同种类、不同数量的掺杂剂，然而，高浓度的掺杂剂可能会在碳化硅(SiC)单晶中形成沉积。同时，碳化硅(SiC)原料和石墨件的纯度、热场均匀性、生长室洁净度等都可能对晶体产生影响甚至导致微管缺陷，从而影响衬底质量。此外，现有的碳化硅衬底加工装置中，包括碳化硅晶体生长结束后，往往都采用缓慢降温，这些过程降温速率慢、冷却时间长，很容易使得碳化硅晶体中空穴与电子重新复合，进而影响碳化硅衬底的导电性能以及质量。
技术实现思路
[0003]1、技术要解决的技术问题
[0004]针对现有的碳化硅衬底加工装置存在冷却时间长，降温速率慢，导致碳化硅衬底导电性能不理想以及碳化硅衬底质量低的技术问题，本技术提供了一种碳化硅衬底加工装置，它不仅可以实现碳化硅衬底的快速冷却，有效改善碳化硅衬底的电阻率以及提高碳化硅衬底的质量，且可以实现连续无间断的退火，有效改善退火过程中频繁升温降温的过程，进而提高退火效率。
[0005]2、技术方案
[0006]为解决上述问题，本技术提供的技术方案为：
[0007]一种碳化硅衬底加工装置，包括：加热腔，所述加热腔用于对碳化硅样品进行退火处理；过渡腔，所述过渡腔设于所述加热腔的下方，所述过渡腔与所述加热腔相连通，所述过渡腔内设有载样架和升降机构，所述升降机构用于带动载样架进入或者退出所述加热腔；所述载样架具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间设有夹持组件，所述夹持组件包括可同步伸缩的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件设于所述第一侧壁上，所述第二夹持件设于所述第二侧壁上，所述第一夹持件和第二夹持件配合实现碳化硅样品的夹持与释放；冷却腔，所述冷却腔设于所述过渡腔的下方，所述冷却腔与所述过渡腔相连通。
[0008]在过渡腔内，控制第一夹持件和第二夹持件，使第一夹持件和第二夹持件分别朝着靠近载样架中心方向进行水平移动，实现碳化硅样品的夹持，进而使得碳化硅样品固定在载样架上；控制升降机构带动载有碳化硅样品的载样架做上升运动，由过渡腔进入加热
腔内进行碳化硅样品的退火处理；退火完成后，控制第一夹持件和第二夹持件分别朝着远离载样架中心方向进行水平移动实现碳化硅样品的释放，释放后的碳化硅样品在重力的作用下直接由加热腔快速通过过渡腔进入到冷却腔内进行冷却；最后，控制升降机构带动空的载样架进行下降运动，由加热腔回到到过渡腔内。由此可知，本申请的碳化硅衬底加工装置，可以实现短时间内将碳化硅样品从高温的退火环境中直接快速的放置于低温环境中进行冷却降温，冷却速率大幅提高，有效避免了缓慢降温过程中空穴与电子的重新复合，有效改善碳化硅衬底的电阻率，改善了碳化硅衬底的导电性能，进而提高了碳化硅衬底的质量。同时，本申请的碳化硅衬底加工装置也可以实现连续无间断的退火及快速冷却，有效改善了退火过程中频繁升温降温的过程，提高了退火效率。
[0009]可选的，所述第一夹持件和所述第二夹持件均包括伸缩机构和夹爪，所述伸缩机构与所述夹爪相连接。
[0010]可选的，所述伸缩机构包括变压容器和伸缩杆，所述变压容器设于所述第一侧壁或者第二侧壁内，所述伸缩杆的一端与所述变压容器连接，所述伸缩杆的另一端与所述夹爪连接，所述变压容器用于带动伸缩杆进行伸缩。
[0011]可选的，所述载样架内部与所述冷却腔相连通，所述载样架的底部为圆筒结构，所述第一侧壁和所述第二侧壁均为圆弧形结构，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的中心线与载样架的底部中心线重合。
[0012]可选的，所述夹持组件具有多组，多组所述夹持组件在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间由上到下依次间隔设置，相邻夹持组件之间平行设置。
[0013]可选的，所述过渡腔与所述冷却腔之间设有导向通道，所述导向通道上设有插板阀。
[0014]可选的，还包括等离子体发生器，所述等离子体发生器设于所述加热腔上，所述等离子体发生器与所述加热腔之间设有隔板阀。
[0015]可选的，所述加热腔与所述过渡腔之间设有隔板阀。
[0016]可选的，还包括真空管道，所述真空管道与所述过渡腔相连通。
[0017]可选的，还包括供气装置，所述供气装置与所述加热腔相连通。
[0018]3、有益效果
[0019]采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0020](1)本申请实施例提出的一种碳化硅衬底加工装置，结构简单，它可以实现短时间内将碳化硅样品从高温的退火环境中直接快速的放置于低温环境中进行冷却降温，冷却速率大幅提高，有效避免了缓慢降温过程中空穴与电子的重新复合，有效改善了碳化硅衬底的电阻率，改善了碳化硅衬底的导电性能，进而提高了碳化硅衬底的质量。同时，本申请的碳化硅衬底加工装置也可以实现连续无间断的退火及快速冷却，有效改善了退火过程中频繁升温降温的过程，提高了退火效率。
[0021](2)本申请实施例提出的一种碳化硅衬底加工装置，通过设置所述载样架内部与所述冷却腔相连通，所述载样架的底部为圆筒结构，所述第一侧壁和所述第二侧壁均为圆弧形结构，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的中心线与载样架的底部中心线重合。该结构的载样架，便于碳化硅样品位置的调整与固定，同时，便于保证由第一夹持件和第二夹持件释放后的碳化硅样品可以顺利的进入到冷却腔内进行快速冷却。
[0022](3)本申请实施例提出的一种碳化硅衬底加工装置，通过在所述过渡腔与所述冷却腔之间设置导向通道，可以让释放的碳化硅样品顺利的进入到冷却腔内。同时，通过设置插板阀用于实现过渡腔与冷却腔之间的连通与隔断；在待处理的碳化硅样品未进入到冷却腔之前，插板阀一般是开着的，过渡腔与冷却腔是连通；当碳化硅样品进入到冷却腔后，控制插板阀关闭，此时过渡腔与冷却腔隔开，该设置可以有效避免过渡腔以及其他因素对于冷却腔的干扰，进一步提高冷却效率。
[0023](4)本申请实施例提出的一种碳化硅衬底加工装置，设置等离子体发生器用于对碳化硅样品进行等离子体工艺处理；所述隔板阀用于所述等离子体发生器与所述加热腔之间的连通与隔断，使得加热腔和等离子体发生器之间既可以配合工作，也可以单独工作，避免各腔之间的相互干扰；同时，设置隔板阀用于所述过渡腔与所述加热腔之间的连通与隔断；使得加热腔和过渡腔之间既可以配合工作，也可以单独工作，避免各腔工艺之间的相互干扰。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅衬底加工装置，其特征在于，包括：加热腔，所述加热腔用于对碳化硅样品进行退火处理；过渡腔，所述过渡腔设于所述加热腔的下方，所述过渡腔与所述加热腔相连通，所述过渡腔内设有载样架和升降机构，所述升降机构用于带动载样架进入或者退出所述加热腔；所述载样架具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间设有夹持组件，所述夹持组件包括可同步伸缩的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件设于所述第一侧壁上，所述第二夹持件设于所述第二侧壁上，所述第一夹持件和第二夹持件配合实现碳化硅样品的夹持与释放；冷却腔，所述冷却腔设于所述过渡腔的下方，所述冷却腔与所述过渡腔相连通。2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底加工装置，其特征在于，所述第一夹持件和所述第二夹持件均包括伸缩机构和夹爪，所述伸缩机构与所述夹爪相连接。3.根据权利要求2所述的碳化硅衬底加工装置，其特征在于，所述伸缩机构包括变压容器和伸缩杆，所述变压容器设于所述第一侧壁或者第二侧壁内，所述伸缩杆的一端与所述变压容器连接，所述伸缩杆的另一端与所述夹爪连接，所述变压容器用于带动伸缩杆进行伸缩。4.根据权利要求1所述的碳化硅衬底加工...
【专利技术属性】
技术研发人员：王蓉，王芸霞，皮孝东，沈典宇，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：新型
国别省市：
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