具有支撐元件的襯托器的制造方法
【專利說(shuō)明】具有支撐元件的襯托器
[0001 ] 描述發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明主要涉及具有用于接收將經(jīng)受“外延生長(zhǎng)”的基底的至少一個(gè)支撐元件的襯托器。
現(xiàn)有技術(shù)
[0003]外延生長(zhǎng)和用于獲得它的反應(yīng)器已經(jīng)已知許多年;它們基于被稱作“CVD”(化學(xué)氣相沉積)的技術(shù)。
[0004]其中它們被使用的技術(shù)領(lǐng)域是生產(chǎn)電子部件的技術(shù)領(lǐng)域;用于該應(yīng)用的工藝和反應(yīng)器是特定的，因?yàn)樾枰浅８哔|(zhì)量的沉積層并且質(zhì)量要求不斷地在上升。
[0005]—種類型的外延反應(yīng)器使用被插入反應(yīng)室中并且支撐將經(jīng)受外延生長(zhǎng)的一個(gè)或更多個(gè)基底的“襯托器”(參見圖1.1A中的參考數(shù)字10和1000);如已知的，基底可以完全是圓形的或常常具有“平坦面”(參見圖1.1B中的基底1000)。
[0006]本發(fā)明事實(shí)上涉及這樣的襯托器，其特別地用于碳化硅的高溫(1550°C_1750°C)外延生長(zhǎng)。
[0007]通常，具有熱壁反應(yīng)室的反應(yīng)器用于碳化硅的高溫外延生長(zhǎng);室和襯托器的加熱通常借助于電磁感應(yīng)或電阻來(lái)獲得。
[0008]大部分現(xiàn)有技術(shù)(圖1)涉及在多達(dá)1250°C的工藝溫度下的硅的外延生長(zhǎng)，并且涉及相應(yīng)的反應(yīng)器;事實(shí)上，僅僅最近，碳化硅的電子部件才開始略微地較廣泛地使用。
[0009]頻繁地，在用于碳化硅的高溫外延生長(zhǎng)的外延反應(yīng)器中，襯托器全部由石墨制成并且全部借助于碳化硅的薄層的沉積被涂覆(在圖1A中，虛線指示外部碳化硅和內(nèi)部石墨之間的邊界)；此外，襯托器包括一個(gè)或更多個(gè)凹進(jìn)部(參見圖1A中的具有插入于其中的基底1000的單個(gè)凹進(jìn)部)，將被處理的基底被手動(dòng)地插入該凹進(jìn)部中并且經(jīng)處理的基底從該凹進(jìn)部被手動(dòng)地取出；最后，襯托器被加載到具有將被處理的基底的反應(yīng)室中并且從具有經(jīng)處理的基底的反應(yīng)室中被卸載。
[0010]概述
[0011]最近，鑒于在生長(zhǎng)基底質(zhì)量和生產(chǎn)工藝質(zhì)量和速度方面的越來(lái)越嚴(yán)格的要求，本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到這樣的解決方案也不再令人滿意。
[0012]關(guān)于支撐體、基底的加熱(較通常地，處理(treatment))和處理(handling)(手動(dòng)處理或自動(dòng)處理)，較大的柔性是合意的。
[0013]此外，提高反應(yīng)器的生產(chǎn)率是合意的，例如通過(guò)降低停機(jī)時(shí)間:理想地，反應(yīng)器的整體操作時(shí)間應(yīng)該奉獻(xiàn)于將外延層沉積在基底上。
[0014]最后，合意的是，降低和/或簡(jiǎn)化反應(yīng)器及其部件、特別地襯托器的維護(hù)。
[0015]因此，本申請(qǐng)人設(shè)定改進(jìn)已知解決方案的目的。
[0016]這樣的目的借助具有在所附的權(quán)利要求中陳述的技術(shù)特征的襯托器被大體上實(shí)現(xiàn)，所附的權(quán)利要求形成本公開內(nèi)容的主要部分。
[0017]在本發(fā)明下的理念是使用將與襯托器的圓盤形主體組合的具有升高邊緣的至少一個(gè)基底支撐元件;該升高邊緣適于被用于處理支撐元件，并且因此處理被支撐的基底。此類支撐元件可以被耦合至框架;在這種情況下，框架還可以充當(dāng)升高邊緣。
[0018]這樣的解決方案被認(rèn)為主要用于外延生長(zhǎng)反應(yīng)器中；事實(shí)上，這是被本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面。
[0019]本發(fā)明所要求保護(hù)的另外的方面是在用于外延生長(zhǎng)的反應(yīng)器的反應(yīng)室中處理基底的方法，該反應(yīng)室設(shè)置有用于支撐和加熱基底的襯托器。根據(jù)這樣的方法，襯托器被永久地放在室中；在生長(zhǎng)之前，基底支撐元件或基底支撐元件和框架之間的耦合部被加載到室中；在生長(zhǎng)期間，此類元件或此類耦合部被放在室中；在生長(zhǎng)之后，此類元件或此類耦合部從室中被卸載。
[0020]附圖清單
[0021]本發(fā)明根據(jù)結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述將變得更明顯，在附圖中:
[0022]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯托器的圓盤形主體的簡(jiǎn)化的剖視圖和局部頂視圖，其中基底被插入襯托器的凹進(jìn)部中，
[0023]圖2示出適于本發(fā)明的襯托器的圓盤形主體的第一實(shí)施例的示意性(剖視)圖-該圖明顯地不是按比例的，
[0024]圖3示出適于本發(fā)明的襯托器的圓盤形主體的第二實(shí)施例的示意性(剖視)圖-該圖明顯地不是按比例的，
[0025]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的與框架耦合的、將與襯托器主體組合地使用的基底支撐元件的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖，
[0026]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的基底支撐元件的第二實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖，
[0027]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的基底支撐元件的第三實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖，
[0028]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的基底支撐元件的第四實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖，
[0029]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的基底支撐元件的第五實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖，
[0030]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的支撐元件和框架的耦合部的實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖和局部頂視圖(襯托器主體以簡(jiǎn)化的方式被部分地示出)，
[0031]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第一組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0032]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第二組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0033]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第三組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0034]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第四組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0035]圖14示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第五組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0036]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的襯托器主體和基底支撐元件的第六組合的簡(jiǎn)化的、局部的剖視圖，
[0037]圖16示出根據(jù)本發(fā)明的將與襯托器主體組合地使用的支撐元件和框架的耦合部的另一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化的剖視圖和局部頂視圖(襯托器主體以簡(jiǎn)化的方式被部分地示出)_圖9中的實(shí)施例的變體，
[0038]圖17示出在圖7中的基底支撐元件的變體的簡(jiǎn)化的剖視圖和頂視圖，并且
[0039]圖18示出在圖7中的基底支撐元件的變體的簡(jiǎn)化的剖視圖。
[0040]此類描述和此類附圖通過(guò)僅實(shí)施例的方式被提供并且因此是非限制性的。
[0041]值得注意的是，此類描述考慮了彼此獨(dú)立的但可以有利地彼此組合的各種創(chuàng)新的概念(以及實(shí)施它們的方式)。
[0042]如容易地明顯的，本發(fā)明(在所附的權(quán)利要求中定義本發(fā)明的主要的有利的方面)可以以各種方式被實(shí)施。
[0043]詳述
[0044]圖2和圖3是示意性的；特別地，襯托器主體的尺寸被扭曲以突出它們的細(xì)節(jié)，并且為了簡(jiǎn)單起見，它們具有適于接收基底的單個(gè)區(qū)；事實(shí)上，襯托器主體可以具有適于接收基底的通常彼此相同的一個(gè)或更多個(gè)區(qū)。
[0045]有用地解釋了，在許多附圖中，相鄰的部分被示出為僅被略微地間隔開以允許較好地觀察它們的形狀。
[0046]圖2示出用于外延生長(zhǎng)的反應(yīng)器的襯托器，所述襯托器由整體由石墨制成的具有第一面和第二面的圓盤形主體20組成。主體通常被放置在反應(yīng)室中以便是水平的，并且因此第一面對(duì)應(yīng)于上面(并且在前部上)并且第二面對(duì)應(yīng)于下面(并且在背部上)。第一面包括適于接收將經(jīng)受外延生長(zhǎng)的基底的圓形凹進(jìn)部21(對(duì)應(yīng)于該凹進(jìn)部的空間大體上是薄的圓柱體)，即盲孔。如在下文將是更明顯的，凹進(jìn)部可以直接地或間接地例如借助于支撐元件接收基底；自然地，在第一情況下的凹進(jìn)部的尺寸小于在第二情況下的凹進(jìn)部的尺寸。第一面因此暴露對(duì)應(yīng)于凹進(jìn)部21的底部的降低的上表面22和圍繞凹進(jìn)部21的升高的上表面23，同時(shí)第二面暴露下表面24。
[0047]升高的上表面23用碳化硅的暴露層27來(lái)涂覆。
[0048]下表面24的至少一部分用碳化硅的暴露層28來(lái)涂覆;在圖2中，為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)，層28完全涂覆表面24。
[0049]從而，襯托器的逐漸向外的彎曲可以大大地被限制;事實(shí)上，已經(jīng)在經(jīng)驗(yàn)上證實(shí)的是，歸因于在上表面和下表面上的碳化硅的層的變形傾向于彼此補(bǔ)償;這即使當(dāng)使用用于碳化硅的外延生長(zhǎng)的工藝的襯托器時(shí)也適用，進(jìn)一步地，碳化硅被沉積在上表面上-自然地，還由于這樣的進(jìn)一步沉積而不能完全避免襯托器的逐漸變形。
[0050]關(guān)于來(lái)自凹進(jìn)部21的底部的材料迀移的問題，存在兩種可選擇方案。
[0051]根據(jù)第一可選擇方案(圖2中所示的)，整體降低的上表面22用石墨的暴露層來(lái)涂覆;此類層通常對(duì)應(yīng)于圓盤形主體的石墨。事實(shí)上，材料的演變已經(jīng)導(dǎo)致獲得具有優(yōu)良質(zhì)量的石墨，并且因此由于石墨的可能的小的污染、特別是所包含的雜質(zhì)不是有害的。
[0052]根據(jù)第二可選擇方案(在圖2中未示出)，整體降低的上表面用碳化鉭的暴露層來(lái)涂覆。事實(shí)上，碳化鉭的升華在碳化硅的外延生長(zhǎng)溫度(1550°C_1750°C)下是可忽略的。此夕卜，被認(rèn)為的是，完全由燒結(jié)的碳化硅制成襯托器，因?yàn)檫@些可能已經(jīng)避免材料朝向疊加的基底迀移的實(shí)質(zhì)問題或在使用期間變形的實(shí)質(zhì)問題。然而，考慮到襯托器必須在給定的使用周期之后被替換的事實(shí)，這樣的解決方案是相當(dāng)昂貴的。
[0〇53] 舉例來(lái)說(shuō)，襯托器的圓盤形主體的大小可以是:直徑200_400mm、厚度5-10mm、凹進(jìn)