碳化硅外延爐兼容小盤基座及其使用方法
【專利摘要】本發明提出碳化硅外延爐兼容小盤基座及其使用方法，實現了在同一個小盤基座上實現碳化硅外延晶片的多尺寸兼容生長。碳化硅外延爐兼容小盤基座，包括圓盤基座和外限位圓環，所述圓盤基座中部凸起形成一個用于外延生長碳化硅外延晶片的圓盤平臺；所述外限位圓環套設在所述圓盤平臺邊沿，并且外限位圓環的上表面高于圓盤平臺的上表面，還包括分開獨立的內限位圓環，該內限位圓環可放置于所述圓盤平臺上；所述內限位圓環的外圓直徑等于或略小于所述圓盤平臺的直徑，所述內限位圓環的內圓直徑等于或略大于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的直徑，所述內限位圓環的厚度等于或略小于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的厚度。
【專利說明】碳化硅外延爐兼容小盤基座及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳化硅外延晶片生產裝置，特別是碳化硅外延爐兼容小盤基座及其使用方法。
【背景技術】
[0002]碳化硅半導體具有大禁帶寬度、優良的穩定性、高熱導率、高臨界擊穿場強、高飽和電子漂移速度等優良特性，是制作高溫、高頻、大功率和強輻射電力電子器件的理想半導體材料。與傳統的娃器件相比，碳化娃器件能夠在10倍于娃器件的電場強度下正常工作。用于制作碳化硅器件的碳化硅材料通常是生長在碳化硅襯底上的碳化硅外延晶片。目前碳化硅外延生長已經實現了商業化，通常采用CVD (化學氣相沉積)的方法來生長碳化硅外延
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[0003]隨著碳化硅半導體技術的進步，產業應用對碳化硅功率器件性能的要求越來越高，成本要求越來越低。隨著大功率電力電子器件對碳化硅晶體和外延材料提出更高的要求和需求，增大晶片尺寸成為碳化硅晶體發展的當務之急。
[0004]在商業碳化硅外延爐中，為了應對不同尺寸碳化硅外延晶片的生長，通常采用更換小盤基座的方式進行。如德國Aixtron公司的2400或2800系列碳化硅外延爐，采用單獨的3英寸小盤和4英寸小盤，即生長3英寸碳化硅外延晶片時使用對應的3英寸小盤，生長4英寸碳化硅外延晶片時采用 4英寸小盤。由于每次小盤更換之后，都要進行設備的烘烤以除去表面附著的水汽等雜質，這給生產帶來了很大的不便，同時也增加的生產的成本。另外，多種規格的小盤基座同時使用，也給設備維護帶來很大的困難。
【發明內容】
[0005]本發明提出碳化硅外延爐兼容小盤基座，解決了現有的碳化硅外延爐在針對不同尺寸的碳化硅外延晶片生長需要更換不同尺寸小盤基座，給生產帶來不變和增加生產成本的問題，實現了在同一個小盤基座上實現碳化硅外延晶片的多尺寸兼容生長。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]碳化娃外延爐兼容小盤基座,包括圓盤基座和外限位圓環，所述圓盤基座中部凸起形成一個用于外延生長碳化硅外延晶片的圓盤平臺；所述外限位圓環套設在所述圓盤平臺邊沿，并且外限位圓環的上表面高于圓盤平臺的上表面，還包括分開獨立的內限位圓環，該內限位圓環可放置于所述圓盤平臺上；所述內限位圓環的外圓直徑等于或略小于所述圓盤平臺的直徑，所述內限位圓環的內圓直徑等于或略大于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的直徑，所述內限位圓環的厚度等于或略小于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的厚度。
[0008]優選的，所述外限位圓環為碳化硅圓環。
[0009]優選的,所述內限位圓環為碳化娃圓環。
[0010]使用上述碳化硅外延爐兼容小盤基座外延生長碳化硅外延晶片的方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、選取圓盤平臺的直徑為a的小盤基座安置于碳化硅外延爐的大盤基座上；
[0012]步驟2、選取直徑為b的碳化硅襯底備用；
[0013]步驟3、當步驟2中碳化硅襯底的直徑b小于圓盤平臺的直徑a時，選取外圓直徑為a并且內圓直徑為b的內限位圓環放置于步驟I中小盤基座的圓盤平臺上，然后再將碳化硅襯底放置于內限位圓環內；
[0014]當步驟2中碳化硅襯底的直徑b等于圓盤平臺的直徑a時，直接將碳化硅襯底放置于小盤基座的圓盤平臺上；
[0015]步驟4、蓋好碳化硅外延爐后，啟動碳化硅外延爐。
[0016]通過以上描述可知，本發明與現有技術相比較，本發明具有如下優點:
[0017]本發明設計了內限位圓環，當要外延生長的碳化硅外延晶片的直徑小于圓盤平臺的直徑時，可以選擇一個內圓直徑與該要外延生長的碳化硅外延晶片所對應的碳化硅襯底的直徑相當的內限位圓環，將該內限位圓環放置在圓盤平臺上，然后將對應尺寸的碳化硅襯底放置到該內限位圓環內即可，無需更換整個小盤基座。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明的分解狀態結構示意圖；
[0020]圖2為本發明的組合狀態結構示意圖；
[0021]圖3為本發明的小盤基座安置于碳化硅外延爐的大盤基座時的結構示意圖。【具體實施方式】
[0022]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023]參照圖1和圖2，碳化硅外延爐兼容小盤基座，包括圓盤基座I和外限位圓環2和分開獨立的內限位圓環3，所述圓盤基座I中部凸起形成一個用于外延生長碳化硅外延晶片的圓盤平臺11 ;所述外限位圓環2套設在所述圓盤平臺11邊沿，并且外限位圓環2的上表面高于圓盤平臺11的上表面，所述內限位圓環3可放置于所述圓盤平臺11上；所述內限位圓環3的外圓直徑等于或略小于所述圓盤平臺11的直徑，所述內限位圓環3的內圓直徑等于或略大于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底4的直徑，所述內限位圓環3的厚度等于或略小于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底4的厚度。
[0024]由于碳化硅材料的熱導率高，能夠提高溫度均勻性，因此本發明的外限位圓環2和內限位圓環3均優選用碳化硅圓環，利用碳化硅的高熱導率使得碳化硅晶片外延生長更加均勻。[0025]參照圖1-圖3，本發明的內限位圓環3可根據實際需要與圓盤基座I和外限位圓環2組合使用，具體的，使用上述碳化硅外延爐兼容小盤基座外延生長碳化硅外延晶片的方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1、選取圓盤平臺的直徑為a的小盤基座I安置于碳化硅外延爐的大盤基座5上;
[0027]步驟2、選取直徑為b的碳化硅襯底4備用；
[0028]步驟3、當步驟2中碳化娃襯底的直徑b小于圓盤平臺的直徑a時,選取外圓直徑為a并且內圓直徑為b的內限位圓環放置于步驟I中小盤基座的圓盤平臺上，然后再將碳化硅襯底放置于內限位圓環內；使得碳化硅外延晶片在內限位圓環所限定的范圍內外延生長;
[0029]當步驟2中碳化硅襯底的直徑b等于圓盤平臺的直徑a時，直接將碳化硅襯底放置于小盤基座的圓盤平臺上；此時，碳化硅外延晶片在外限位圓環所限定的范圍內外延生長;
[0030]步驟4、蓋好碳化硅外延爐后，啟動碳化硅外延爐。
[0031]目前，市場上主流的碳化硅外延晶片尺寸為3英寸和4英寸，為了更好的理解本發明，本實施例以利用用于外延生長4英寸碳化硅外延晶片的小盤基座兼容外延生長3英寸碳化硅外延晶片為例:
[0032]選擇用于外延生長4英寸碳化娃外延晶片的小盤基座,其圓盤平臺的直徑為4英寸，為了外延生長3英寸碳化硅外延晶片，選擇碳化硅襯底的直徑為3英寸，所述內限位圓環的最佳選擇為:外圓直徑為4英寸，內圓直徑為3英寸。內限位圓環能夠使得碳化硅外延晶片在內限位圓環限制的范圍內外延生長，避免碳化硅外延晶片在4英寸的圓盤平臺上過度生長，尺寸超出，并且無法控制的問`題。
[0033]同理，如果要外延生長的碳化硅外延晶片為2英寸，則選擇碳化硅襯底的直徑為2英寸，內限位圓環的內圓直徑為2英寸。如果要生長的碳化硅外延晶片大于4英寸，則應當選擇圓盤平臺直徑大于4英寸的小盤基座，碳化硅襯底和內限位圓環的選擇參考上述案例根據要生長的碳化硅外延晶片選擇。
[0034]另外，現有的碳化娃外延爐一爐只可同時外延生長多個相同尺寸的碳化娃外延晶片，即在同一個碳化硅外延爐的大圓盤基座5上放置多個圓盤平臺直徑相同的同規格的小盤基座，實現外延生長多個同尺寸的碳化硅外延晶片，而本發明能夠實現在一個碳化硅外延爐中混合生長多種不同尺寸規格的碳化硅外延晶片，只需在多個同規格的小盤基座的圓盤平臺上放置數個不同尺寸內限位圓環即可。
[0035]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.碳化娃外延爐兼容小盤基座，包括圓盤基座和外限位圓環，所述圓盤基座中部凸起形成一個用于外延生長碳化硅外延晶片的圓盤平臺；所述外限位圓環套設在所述圓盤平臺邊沿，并且外限位圓環的上表面高于圓盤平臺的上表面，其特征在于: 還包括分開獨立的內限位圓環，該內限位圓環可放置于所述圓盤平臺上；所述內限位圓環的外圓直徑等于或略小于所述圓盤平臺的直徑，所述內限位圓環的內圓直徑等于或略大于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的直徑，所述內限位圓環的厚度等于或略小于用于外延生長碳化硅外延晶片的碳化硅襯底的厚度。
2.如權利要求1所述的碳化硅外延爐兼容小盤基座，其特征在于:所述外限位圓環為碳化娃圓環。
3.如權利要求1或2所述的碳化硅外延爐兼容小盤基座，其特征在于:所述內限位圓環為碳化硅圓環。
4.使用權利要求1-3中任一項所述的碳化娃外延爐兼容小盤基座外延生長碳化娃外延晶片的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、選取圓盤平臺的直徑為a的小盤基座安置于碳化硅外延爐的大盤基座上； 步驟2、選取直徑為b的碳化硅襯底備用； 步驟3、當步驟2中碳化硅襯底的直徑b小于圓盤平臺的直徑a時，選取外圓直徑為a并且內圓直徑為b的內限位圓環放置于步驟I中的圓盤平臺上，然后再將碳化硅襯底放置于內限位圓環內； 當步驟2中碳化硅襯底的直徑b等于圓盤平臺的直徑a時，直接將碳化硅襯底放置于圓盤平臺上；` 步驟4、蓋好碳化硅外延爐后，啟動碳化硅外延爐。
【文檔編號】C30B29/36GK103510158SQ201310481819
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】馮淦, 趙建輝 申請人:瀚天天成電子科技（廈門）有限公司