一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘及用于外延生长的装置的制作方法

本申请涉及一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘及用于外延生长的装置，属于外延片生长。

背景技术：

1、3c-sic是所有碳化硅多型中唯一一个立方结构的晶型，因此有着一些潜在的应用前景。3c-sic晶型除了具有和其他多型体一样的宽禁带性质之外，还具有更高的电子迁移率和更好的电子漂移速度等，这将有利于mosfet和hemt器件，另外，由于3c-sic的高电子漂移速度，还可以用作导通电极，起到降低电阻率的作用。3c-sic外延片可以通过在si衬底或sic衬底上进行，外延过程中通过将衬底放置在石墨盘上，再向外延生长装置内通入生长源并加热进行外延生长得到。

2、市场上使用的大部分外延用石墨盘都是厚度均匀设计的，这就导致外延生长装置的边缘和中心温度分布不均匀，通常来说存在两种温度场，一种是中心的温度高边缘温度低，另一种是中心温度低而边缘温度高。温度对于外延片的生长速率和掺杂都会有很大的影响。因此以往的石墨盘设计生长出来的外延片厚度和掺杂均一性不易控制，故无论上述哪种温度场，都会降低外延片的结晶质量，且温场分布不均匀也更容易因为应力的原因导致外延片的缺陷密度更高。

3、目前有文献也通过改善石墨盘的结构来改善外延片的质量，例如专利cn216838275u中公开了一种改善外延片背面粗糙度的石墨盘，其通过在石墨盘本体上开设一个具有弧形凹陷的凹槽，使得外延片发生翘曲时，外延片的边缘能够与凹槽的底面贴合，避免反应其他进入外延片与凹槽底面之间的间隙，从而解决了外延片背面边缘粗糙、粗糙度不均的现象，然而该专利得到的外延片的厚度均匀性、掺杂均匀性及缺陷密度高的问题仍无法解决。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提出了一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，该石墨盘专门针对中心温度低而边缘温度高的温场进行设计，通过在凹槽内设置的凸起和台阶，能够调节外延温场，降低中心与边缘的温度差，进而提高降低外延片的缺陷密度。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，包括：

3、石墨盘本体，所述石墨盘本体的上表面向下凹陷形成凹槽，所述凹槽的中心设置有凸起，所述凸起的高度不高于所述凹槽的高度，所述凸起周向设置有2-5个台阶，所述台阶的高度小于所述凸起的高度，且所述台阶的高度自凸起向凹槽边缘逐级递减，所述凸起与所述台阶均为石墨材质。

4、可选地，所述凹槽的直径与石墨盘本体直径的比值为(0.96-0.99)：1。

5、可选地，所述凸起的直径与所述石墨盘本体的直径的比值为(0.15-0.3)：1。

6、可选地，相邻所述凸起的第一个台阶的宽度为a，所述凸起的直径为b，a：b＝(0.8-1.2)：2。

7、可选地，每个所述台阶的宽度为5-20mm。

8、可选地，每个所述台阶的宽度相等。

9、可选地，所述凸起与相邻所述凸起的第一个台阶的高度差为0.5-1mm。

10、可选地，相邻所述台阶的高度差为0.5-1mm。

11、可选地，所述凸起、所述台阶均与所述石墨盘本体一体连接。

12、根据本申请的又一个方面，提供了一种用于外延生长的装置，该装置包括上述任一项所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘。

13、本申请能产生的有益效果包括但不限于：

14、1.本申请所提供的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，通过凸起和台阶的设置正好对中心温度低边缘温度高的温场对应，使得衬底在中心受热增多，边缘受热减少，因此降低衬底外延过程中中心和边缘的温度差，提高温场分布均匀性，减少外延片内应力的存在，从而降低外延片的缺陷密度。

15、2.本申请所提供的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，易于工业加工，利于在产线上进行推广，有利于商业化，从而降低外延片的生产成本。

16、3.本申请所提供的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，可用于多类型外延片的生产，例如3c-sic的外延生长、sic-sic的同质外延或sic-gan的异质外延等。

17、4.本申请所提供的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，提高衬底的受热均匀性，从而利于控制外延片的厚度和掺杂，提高外延片的厚度均一性和掺杂均一性。

技术特征：

1.一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，所述凹槽的直径与石墨盘本体直径的比值为(0.96-0.99)：1。

3.根据权利要求2所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，所述凸起的直径与所述石墨盘本体的直径的比值为(0.15-0.3)：1。

4.根据权利要求3所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，相邻所述凸起的第一个台阶的宽度为a，所述凸起的直径为b，a：b＝(0.8-1.2)：2。

5.根据权利要求4所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，每个所述台阶的宽度为5-20mm。

6.根据权利要求5所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，每个所述台阶的宽度相等。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，所述凸起与相邻所述凸起的第一个台阶的高度差为0.5-1mm。

8.根据权利要求7所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，相邻所述台阶的高度差为0.5-1mm。

9.根据权利要求1-6任一项所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘，其特征在于，所述凸起、所述台阶均与所述石墨盘本体一体连接。

10.一种用于外延生长的装置，其特征在于，该装置包括权利要求1-9任一项所述的用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘。

技术总结本申请公开了一种用于生长大尺寸高质量外延片的石墨盘及用于外延生长的装置，属于外延片生长技术领域。该石墨盘，包括：石墨盘本体，所述石墨盘本体的上表面向下凹陷形成凹槽，所述凹槽的中心设置有凸起，所述凸起的高度不高于所述凹槽的高度，所述凸起周向设置有2‑5个台阶，所述台阶的高度小于所述凸起的高度，且所述台阶的高度自凸起向凹槽边缘逐级递减，所述凸起与所述台阶均为石墨材质。该石墨盘专门针对中心温度低而边缘温度高的温场进行设计，通过在凹槽内设置的凸起和台阶，能够调节外延温场，降低中心与边缘的温度差，进而降低外延片的缺陷密度。技术研发人员：王凯,李函朔,项荣欣,舒天宇,王旗,宋猛,张九阳,李霞受保护的技术使用者：山东天岳先进科技股份有限公司技术研发日：20231225技术公布日：2024/9/26