一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法与流程

本发明属于半导体生产制造领域，具体地说，本发明涉及一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法。

背景技术：

1、碳化硅（sic）作为第三代半导体材料的代表，具有多种优点，外延是指在碳化硅衬底的表面上生长一层质量更高的单晶材料，目前碳化硅产业是通过在衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造肖特基二极管（sbd）、金氧半场效晶体管(mosfet）等功率器件。外延层厚度均匀性、片间一致性优，能够提升器件的参数稳定性，有效提高下游产品的一致性和良率。外延层厚度是直接影响器件耐压的直接参数，因此，外延对器件的性能影响非常大，对产业的发展起到非常关键的作用，而温度是影响外延层质量的重要工艺参数，获得良好的外延层均匀性的前提是晶片在外延工艺工程中片内温度的一致性高。在外延中，需要一个载具将碳化硅晶片放置在外延炉（化学气相沉积装置）内，外延炉随着生产次数的增多，外延炉内壁上会附着上很厚的沉积物，沉积物导致外延炉内部的空间变化，使得待加工晶片与外延炉的相对位置也发生变化，使得晶片在外延过程中温度均一性差，导致外延层厚度一致性差，外延层的厚度一致性变差导致了产品的不良以及后续器件制作的良率。

2、现有技术中主要通过拆卸外延炉进行清理多余沉积物或更换配件，但此过程复杂，耗费成本高，现有技术中还包括通过限制碳化硅晶片生长方向的方式从而确保碳化硅外延过程中温度的均匀性，从而确保外延的质量。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够使晶片在外延过程中温度均一性高，从而提高晶片的生产品质的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法，为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

2、本发明提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，具有这样的特征，包括：载具本体，设有凹槽，凹槽呈正方形或环形，凹槽均匀分布在载具本体上；填充组件，包括不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块呈正方形或环形，填充块设置在凹槽内，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件。

3、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体表面进行局部碳化硅涂层或碳化钽涂层。

4、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体呈圆形，载具本体还设有限位凹槽，限位凹槽呈与碳化硅晶片相适配的圆形，载具本体的直径范围为100mm~500mm。

5、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体的厚度范围为2mm~10mm，凹槽的深度范围为0.5mm~4mm。

6、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：填充块的热导率范围为70w/m·k~160w/m·k。

7、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具中，还可以具有这样的特征：载具本体的材料为等静压石墨材料，填充块的材料为石墨材料。

8、本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，通过上述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具实现，具有这样的特征，包括以下步骤：

9、步骤s1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；

10、步骤s2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内。

11、在本发明提供的用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，还可以具有这样的特征：步骤s2中，当碳化硅外延片外延层的厚度与对比区域的厚度存在差异时，若碳化硅外延片外延层的厚度大于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率小于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率下降，升温变慢，从而提高温度均匀性；若碳化硅外延片外延层的厚度小于对比区域的厚度，则将对应区域的原填充块（21）更换成新填充块（21），新填充块（21）的热导率大于原填充块（21）的热导率，使得对应区域的热导率上升，升温变快，从而提高温度均匀性。

12、本发明的技术效果为：本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体和填充组件，载具本体上设有凹槽，填充组件包括多个不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块设置在凹槽内，热导率不同，导致设置在载具本体上的碳化硅晶片温度升高的效率不同，从而提高碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤，步骤s1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；步骤s2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内，从而使得填充块能够更好地实现碳化硅晶片在外延过程中的温度均匀性。

13、因此，本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具及其使用方法能够使晶片在外延过程中温度均匀性高，从而提高晶片的生产品质，降低生产损耗，提高良品率。

技术特征：

1.一种用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具，其特征在于：

7.一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，通过上述权利要求1至6中任意一项所述的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具实现，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，其特征在于：

技术总结
本发明所提供的用于提高碳化硅外延片均匀性的载具包括载具本体和填充组件，载具本体上设有凹槽，填充组件包括多个不同热导率的填充块，填充块与凹槽相适配，填充块设置在凹槽内，热导率不同，导致设置在载具本体上的碳化硅晶片温度升高的效率不同，从而提高碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。本发明还提供了一种用于提高碳化硅外延片均匀性载具的使用方法，包括以下步骤，步骤S1，根据外延片外延层温度不均匀性与载具的径向是否存在相关性，选择不同样式的载具本体和填充组件；步骤S2，根据外延片外延层的厚度与对比区域的差异值，选择相对应热导率的填充块填充到载具本体的凹槽内，从而能够更好地实现碳化硅晶片在外延过程中的温度均一性。

技术研发人员：梁土钦,林云昊
受保护的技术使用者：杭州海乾半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16