一种籽晶固定结构、籽晶生长装置及半导体工艺设备的制作方法

本技术属于半导体，更具体地，涉及一种籽晶固定结构、籽晶生长装置及半导体工艺设备。

背景技术：

1、氮化铝(aln)作为第三代半导体材料的典型代表之一，具有宽带隙、高热导率、高热稳定性、高电阻率、高临界击穿电场、高载流子饱和漂移速度等优点，其在深紫外波段光电器件、高频率器件、大功率器件以及抗辐电子元器件等领域有着广泛的应用前景。

2、aln单晶的主要制备方法是物理气象传输法(physical vapor transport，pvt)，pvt法制备晶体的设备为采用单感应加热线圈的工艺装备，通过中频感应加热的方式实现坩埚发热，在坩埚内部的竖直方向上形成轴向温度梯度；当顶端达到1900℃以上，坩埚里的aln粉料升华形成晶体生长的气态环境；由于坩埚顶部温度低，这些升华组分输运到顶部的籽晶表面沉积形成单晶。

3、感应加热法中常用的籽晶是碳化硅(sic)单晶，由于其与aln同属六方结构，a轴晶格常数失配小，熔点高，且存在高质量sic衬底，因此发展了以sic为籽晶的制备技术，但存在铝(al)气态组分对sic籽晶腐蚀严重导致籽晶出现掉落问题，为了解决这种掉落问题需要设计新结构应对这种问题。

4、现有技术中一种解决方式是在坩埚中设置悬挂式固定部件，将籽晶悬挂在坩埚内部，避免籽晶掉落；但是这种将籽晶悬挂在坩埚内部的方式，使得籽晶无法处于坩埚的顶部，那么处于坩埚上方的测温机构就无法准确地检测到籽晶的温度，工艺过程中温度检测存在较大误差，对于工艺调整会有较大影响，不利于工艺质量。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种籽晶固定结构、籽晶生长装置及半导体工艺设备，解决现有技术中为避免籽晶掉落采用将籽晶悬挂在坩埚内部的方式，使得工艺过程中温度检测存在较大误差，对于工艺调整有较大影响，不利于工艺质量的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供一种籽晶固定结构，所述籽晶固定结构应用于长晶设备，所述长晶设备包括坩埚，所述坩埚包括锅体和锅盖，所述籽晶固定结构包括：

3、承载板，可拆卸地搭载在所述锅体的顶部，所述承载板上设置有相互连通的第一孔和第二孔，所述第一孔位于所述第二孔上方，且所述第一孔与所述第二孔之间形成环形的台阶面，所述台阶面用于承载籽晶。

4、可选地，所述承载板的外周与所述锅体的内周嵌入式配合，所述承载板的外周设置有环形的凸起部，所述承载板部分嵌入所述锅体时，所述凸起部与所述锅体的顶部端面接触。

5、可选地，所述第二孔呈下端孔径大于上端孔径的锥状孔，所述锥状孔的孔壁用于形成导流面。

6、可选地，所述第二孔的孔壁的下端延伸至所述承载板的下端外周边缘。

7、可选地，所述籽晶固定结构还用于承载所述锅盖，所述第一孔的孔径与所述籽晶的外径和所述锅盖的外径相配合，所述锅盖能够覆盖在处于所述第一孔内的所述籽晶的上侧。

8、可选地，所述承载板的材料与所述锅体和/或所述锅盖的材料相同。

9、本实用新型还提供一种籽晶生长装置，包括坩埚，所述坩埚包括锅体和锅盖，所述籽晶生长装置还包括上述的籽晶固定结构。

10、可选地，所述籽晶固定结构设置有多个，多个所述籽晶固定结构的所述承载板的台阶面的内径与外径的差值不同。

11、本实用新型还提供一种半导体工艺设备，包括：

12、工艺腔室；

13、上述的籽晶生长装置，设置在所述工艺腔室的内部；

14、加热部件，设置在所述籽晶固定结构的外周；

15、测温部件，设置在所述籽晶固定结构的上方，用于检测所述籽晶的温度。

16、可选地，所述加热部件包括发热筒和线圈；所述发热筒设置在所述坩埚的锅体外周；所述线圈设置在所述工艺腔室的腔室壁的外周，用于与所述发热筒配合对所述坩埚的锅体进行感应加热；

17、所述发热筒的外侧包裹有保温部件，所述保温部件的顶部开设有测温孔，所述测温部件通过所述测温孔检测所述籽晶的温度。

18、本实用新型提供一种籽晶固定结构、籽晶生长装置及半导体工艺设备，其有益效果在于：该籽晶固定结构通过承载板上的第一孔与第二孔之间形成的环形的台阶面承载籽晶，能够对籽晶进行稳定支撑承载，有效避免籽晶掉落；同时，承载板可拆卸地设置在坩埚的锅体的顶部，籽晶固定结构及籽晶都靠近坩埚的锅体的顶端，靠近处于坩埚上方的测温部件，使得测温部件对籽晶的温度的检测更加准确，减小温度检测的误差对工艺调整造成的影响，有利于提高工艺质量。

19、本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种籽晶固定结构，所述籽晶固定结构应用于长晶设备，所述长晶设备包括坩埚，所述坩埚包括锅体和锅盖，其特征在于，所述籽晶固定结构包括：

2.根据权利要求1所述的籽晶固定结构，其特征在于，所述承载板的外周与所述锅体的内周嵌入式配合，所述承载板的外周设置有环形的凸起部，所述承载板部分嵌入所述锅体时，所述凸起部与所述锅体的顶部端面接触。

3.根据权利要求1-2任一项所述的籽晶固定结构，其特征在于，所述第二孔呈下端孔径大于上端孔径的锥状孔，所述锥状孔的孔壁用于形成导流面。

4.根据权利要求3所述的籽晶固定结构，其特征在于，所述第二孔的孔壁的下端延伸至所述承载板的下端外周边缘。

5.根据权利要求1所述的籽晶固定结构，其特征在于，所述籽晶固定结构还用于承载所述锅盖，所述第一孔的孔径与所述籽晶的外径和所述锅盖的外径相配合，所述锅盖能够覆盖在处于所述第一孔内的所述籽晶的上侧。

6.根据权利要求5所述的籽晶固定结构，其特征在于，所述承载板的材料与所述锅体和/或所述锅盖的材料相同。

7.一种籽晶生长装置，包括坩埚，所述坩埚包括锅体和锅盖，其特征在于，所述籽晶生长装置还包括根据权利要求1-6任一项所述的籽晶固定结构。

8.根据权利要求7所述的籽晶生长装置，其特征在于，所述籽晶固定结构设置有多个，多个所述籽晶固定结构的所述承载板的台阶面的内径与外径的差值不同。

9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述加热部件包括发热筒和线圈；所述发热筒设置在所述坩埚的锅体外周；所述线圈设置在所述工艺腔室的腔室壁的外周，用于与所述发热筒配合对所述坩埚的锅体进行感应加热；

技术总结
本技术提供一种籽晶固定结构、籽晶生长装置及半导体工艺设备，涉及半导体技术领域，籽晶固定结构应用于长晶设备，长晶设备包括坩埚，坩埚包括锅体和锅盖，籽晶固定结构包括：承载板，可拆卸地搭载在锅体的顶部，承载板上设置有相互连通的第一孔和第二孔，第一孔位于第二孔上方，且第一孔与第二孔之间形成环形的台阶面，台阶面用于承载籽晶；解决现有技术中为避免籽晶掉落采用将籽晶悬挂在坩埚内部的方式，使得工艺过程中温度检测存在较大误差，对于工艺调整有较大影响，不利于工艺质量的问题。

技术研发人员：郝迥超
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：20230324
技术公布日：2024/1/13