[实用新型]碳化硅外延生长用石墨盘基座

说明书

本实用新型公开了一种碳化硅外延生长用石墨盘基座，包括基座本体和口袋，基座本体的顶面包括第一上表面，基座本体的底面包括第一下表面，口袋设置于第一上表面上，所述第一上表面和所述第一下表面均为圆锥面，第一上表面和第一下表面的锥度大小相同且第一上表面的母线与第一下表面的母线相平行。本实用新型的碳化硅外延生长用石墨盘基座，因SiC生长过程中会存在“耗尽”现象，导致了外延片径向上各点的生长速率及掺杂浓度随径向位置变化而有所差异，造成了外延片厚度及浓度的不均匀性，通过在基座本体的顶面设置圆锥面，提高外延片厚度均匀性，同时在底面设置与顶面锥度大小相同的圆锥面，以提高温场的均匀性，从而可以提高掺杂浓度均匀性。

技术领域

本实用新型涉及晶体外延层生长装置，具体地说，本实用新型涉及一种碳化硅外延生长用石墨盘基座。

背景技术

碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料硅、锗和第二代半导体材料砷化镓、磷化铟后发展起来的第三代半导体材料。SiC材料具有宽带隙、高临界击穿场强、高热导率、高饱和电子漂移速度等优点，是制作高温、高压、高频、大功率、抗辐照等半导体器件的原材料。SiC材料具有3倍于Si的禁带宽度，漏电流比Si器件减少了几个数量级，从而可以减小功率器件的功率损耗；高临界击穿场强比硅和砷化镓均高一个数量级，因此具有更高的耐压能力；高热导率指SiC材料比硅和砷化镓高3.3倍和10倍，意味着该器件散射更容易，器件可工作在更高的环境温度下。高的饱和电子漂移速度决定了该器件高频、高速的工作性能，使得SiC器件具有极低的导通电阻(1/100于Si)，导通损耗低。

SiC外延材料晶体质量、掺杂浓度和厚度均匀性以及产能和成本是影响SiC材料和器件产业化发展的关键因素。SiC外延材料的厚度和掺杂浓度均匀性严重影响碳化硅器件性能的一致性，良好的材料均匀性不仅可以提高器件成品率，同时也可以提高器件的可靠性。

SiC生长过程中会存在“耗尽”现象，是指反应气体平行于衬底流动时，在气流的上方浓度较大，气流的下方浓度较小，于是在衬底表面靠近气流上方部位的外延层会更厚而在靠近气流下方的部位的外延层会更薄，导致了外延片径向上各点的生长速率及掺杂浓度随径向位置变化而有所差异，造成了外延片厚度及浓度的不均匀性。目前，硬件上通过引入基座气悬浮旋转技术降低源耗尽所造成的源分布的不均匀性，满足了SiC中低压器件所需外延层均匀性的需求。但SiC高电压器件所需的外延厚度越厚，掺杂浓度越低，由“耗尽”现象所引起的不均匀性就越严重，基座气悬浮旋转技术对耗尽现象抑制有一定的作用但是幅度有限，尤其是外延厚度较厚时。

公开号为CN206562455U的专利文献公开了一种上表面为一倾斜面，其倾斜角度为2°～5°的石墨盘基座，这种石墨盘基座随着倾斜面角度的增大，石墨盘基座外圈的厚度越厚，石墨盘基座外圈的温度越低，导致石墨盘基座上温场分布均匀性越差。同时，在目前生长SiC采用的CVD体系中，生长源通过自由基反应沉积生成，掺杂则通过竞位作用并入晶格中，生长源消耗方式接近线性耗尽，而掺杂源则更加接近指数消耗。而温场直接影响掺杂的浓度分布，在SiC外延N型掺杂过程中，随着温度的降低，C/Si穿越边界层速率下降，相应长速下降，而在低长速的条件下，Si滴的形成几率下降，相应的C/Si下降，根据竞位机理，在低C/Si条件下，掺杂剂N更容易取代C并于晶格当中，导致外圈的掺杂浓度高于晶片的中心。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种碳化硅外延生长用石墨盘基座，目的是提高多片机SiC外延厚度及掺杂浓度的均匀性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：碳化硅外延生长用石墨盘基座，包括基座本体和用于生长外延片的口袋，基座本体的顶面包括第一上表面，基座本体的底面包括第一下表面，口袋设置于第一上表面上，所述第一上表面和所述第一下表面均为圆锥面，第一上表面和第一下表面的锥度大小相同且第一上表面的母线与第一下表面的母线相平行。