本公開涉及半導(dǎo)體制備，尤其涉及一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法、制備裝置。

背景技術(shù)：

1、碳化物，如碳化硅因具有寬帶隙、高臨界電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流飽和漂移速度等特點(diǎn)，在半導(dǎo)體照明、新一代移動(dòng)通信、智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費(fèi)類電領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，是支撐信息、能源、交通、國(guó)防等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)新材料。實(shí)際操作中，可以通過熱碳還原法、反應(yīng)燒結(jié)法、溶膠-凝膠法、氣相法等方式制備。

2、然而，利用相關(guān)技術(shù)制備得到碳化硅的過程中，可能存在因反應(yīng)溫度受限而導(dǎo)致其純度低、硬度差、使用壽命短等問題。因此，改進(jìn)碳化硅的制備方法以改善碳化硅的性能成為當(dāng)前亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題中的一個(gè)或多個(gè)，本公開實(shí)施例提出一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法、制備裝置。其中，碳化物晶體結(jié)構(gòu)的制備裝置包括：包括：反應(yīng)腔體，所述反應(yīng)腔體包括側(cè)壁和底座；進(jìn)氣裝置，至少設(shè)置于所述側(cè)壁；所述底座包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域外側(cè)；第一支撐軸，包括多個(gè)第一子支撐軸，設(shè)置于所述第一區(qū)域，用于支撐第一基板；第二支撐軸，包括至少一個(gè)第二子支撐軸，設(shè)置于所述第二區(qū)域，用于支撐第二基板；所述第一子支撐軸的軸向延伸線與所述進(jìn)氣裝置的最短距離為第一距離；所述第二子支撐軸的軸向延伸線與所述進(jìn)氣裝置的最短距離為第二距離；所述第一距離大于所述第二距離。

2、在一些實(shí)施例中，定義所述反應(yīng)腔體底座的中心點(diǎn)沿著平行于所述側(cè)壁方向延伸的線條為中心軸，所述中心軸指向所有所述第一子支撐軸中心的方向的集合為第一徑向集合，所述中心軸指向所述第二子支撐軸的中心軸的方向的集合為第二徑向集合；所述第一徑向集合與所述第二徑向集合交集為空或不為空或完全相等。

3、在一些實(shí)施例中，多個(gè)所述第一子支撐軸圍繞所述中心軸間隔排列；所述第二支撐軸包括多個(gè)第二子支撐軸；多個(gè)所述第二子支撐軸圍繞所述中心軸間隔排列。

4、在一些實(shí)施例中，所述第一子支撐軸包括多個(gè)第一支撐層，多個(gè)所述第一支撐層沿垂直于所述反應(yīng)腔體底座的方向間隔設(shè)置；每一所述第一支撐層用于支撐一個(gè)所述第一基板；所述第二子支撐軸包括多個(gè)第二支撐層，多個(gè)所述第二支撐層沿垂直于所述反應(yīng)腔體底座的方向間隔設(shè)置；每一所述第二支撐層用于支撐一個(gè)所述第二基板。

5、在一些實(shí)施例中，所述制備裝置還包括：出氣裝置，與所述反應(yīng)腔體的底座連接，用于排出殘余氣體。

6、在一些實(shí)施例中，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)包括：在所述第一基板上形成的第一碳化硅層，以及在所述第二基板上形成的第二碳化硅層；所述第一碳化硅層中沿目標(biāo)晶向方向生長(zhǎng)的碳化硅晶粒數(shù)量占比大于所述第二碳化硅層中沿目標(biāo)晶向方向生長(zhǎng)的碳化硅晶粒數(shù)量占比。

7、在一些實(shí)施例中，所述第一基板的形狀與所述第二基板的形狀相同或不同。

8、在一些實(shí)施例中，所述第一基板的形狀整體為圓形；所述第二基板的形狀整體為環(huán)形。

9、本公開實(shí)施例還提出一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括：

10、通過進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體；所述進(jìn)氣裝置至少設(shè)置于所述反應(yīng)腔體的側(cè)壁；所述反應(yīng)腔體的底座包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域外側(cè)；所述第一區(qū)域內(nèi)設(shè)置有用于支撐第一基板的第一支撐軸，所述第二區(qū)域內(nèi)設(shè)置有用于支撐第二基板的第二支撐軸；基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板和所述第二基板上形成碳化物晶體結(jié)構(gòu)；其中，所述第一支撐軸包括多個(gè)第一子支撐軸，所述第二支撐軸包括至少一個(gè)第二子支撐軸；所述第一子支撐軸的軸向延伸線與所述進(jìn)氣裝置的最短距離為第一距離；所述第二子支撐軸的軸向延伸線與所述進(jìn)氣裝置的最短距離為第二距離；所述第一距離大于所述第二距離。

11、在一些實(shí)施例中，所述通過進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體，包括：通過進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔體內(nèi)通入含有碳元素和硅元素的反應(yīng)氣體。

12、在一些實(shí)施例中，所述基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板和所述第二基板上形成碳化物晶體結(jié)構(gòu)，包括：基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板上形成第一碳化硅層，以及在所述第二基板上形成第二碳化硅層；所述第一碳化硅層中沿目標(biāo)晶向方向生長(zhǎng)的碳化硅晶粒數(shù)量占比大于所述第二碳化硅層中沿目標(biāo)晶向方向生長(zhǎng)的碳化硅晶粒數(shù)量占比。

13、在一些實(shí)施例中，所述基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板上形成第一碳化硅層，以及在所述第二基板上形成第二碳化硅層，包括：基于所述反應(yīng)氣體，在所述第二基板上形成第二碳化硅層和中間氣相物質(zhì)；基于所述反應(yīng)氣體以及所述中間氣相物質(zhì)，在所述第一基板上形成第一碳化硅層。

14、在一些實(shí)施例中，相同反應(yīng)條件下，所述第二碳化硅層的厚度大于所述第一碳化硅層的厚度。

15、在一些實(shí)施例中，所述第一碳化硅層的形狀與所述第二碳化硅層的形狀相同或不同。

16、在一些實(shí)施例中，所述第一碳化硅層的形狀整體為圓形；所述第二碳化硅層的形狀整體為環(huán)形。

17、在一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度大于1300℃。

18、本公開實(shí)施例還提出一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)，由本公開上述實(shí)施例中所述的碳化物晶體結(jié)構(gòu)制備方法制備得到，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)具有目標(biāo)晶向碳化物晶粒。

19、在一些實(shí)施例中，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)為碳化硅結(jié)構(gòu)。

20、在一些實(shí)施例中，所述碳化物晶體包括立方密排晶體，所述立方密排晶體包括目標(biāo)晶向?yàn)?111)方向的晶粒。

21、本公開實(shí)施例提供了一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法、制備裝置。本公開實(shí)施例中，碳化物晶體結(jié)構(gòu)的制備裝置包括反應(yīng)腔體，至少位于反應(yīng)腔體側(cè)壁的進(jìn)氣裝置，反應(yīng)腔體的底座被劃分為第一區(qū)域和位于第一區(qū)域外側(cè)的第二區(qū)域；在第一區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于放置第一基板的第一支撐軸，在第二區(qū)域內(nèi)設(shè)置用于放置第二基板的第二支撐軸，其中，第一支撐軸包括多個(gè)第一子支撐軸，第二支撐軸包括至少一個(gè)第二子支撐軸；通過將第一子支撐軸的軸向延伸線與進(jìn)氣裝置的最短距離設(shè)置為第一距離；將第二子支撐軸的軸向延伸線與進(jìn)氣裝置的最短距離設(shè)置為第二距離，并使第一距離大于第二距離，進(jìn)而使得反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣裝置進(jìn)入反應(yīng)腔體后，先經(jīng)過第二基板，在第二基板上進(jìn)行相應(yīng)反應(yīng)后，再通向第一基板，并在第一基板上形成碳化物晶體硅結(jié)構(gòu)，如此情況下，基于碳化物晶粒沉積的位置不同，使得第一基板上形成的碳化物晶體結(jié)構(gòu)更符合預(yù)期要求，如此，可以提高碳化物晶體結(jié)構(gòu)的物理特性，如抗刻蝕性和硬度，進(jìn)而延長(zhǎng)碳化物晶體結(jié)構(gòu)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)制備裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，定義所述反應(yīng)腔體底座的中心點(diǎn)沿著平行于所述側(cè)壁方向延伸的線條為中心軸，所述中心軸指向所有所述第一子支撐軸中心的方向的集合為第一徑向集合，所述中心軸指向所述第二子支撐軸的中心軸的方向的集合為第二徑向集合；所述第一徑向集合與所述第二徑向集合交集為空或不為空或完全相等。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備裝置，其特征在于，多個(gè)所述第一子支撐軸圍繞所述中心軸間隔排列；所述第二支撐軸包括多個(gè)第二子支撐軸；多個(gè)所述第二子支撐軸圍繞所述中心軸間隔排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備裝置，其特征在于，所述第一子支撐軸包括多個(gè)第一支撐層，多個(gè)所述第一支撐層沿垂直于所述反應(yīng)腔體底座的方向間隔設(shè)置；每一所述第一支撐層用于支撐一個(gè)所述第一基板；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述制備裝置還包括：出氣裝置，與所述反應(yīng)腔體的底座連接，用于排出殘余氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)包括：在所述第一基板上形成的第一碳化硅層，以及在所述第二基板上形成的第二碳化硅層；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述第一基板的形狀與所述第二基板的形狀相同或不同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述第一基板的形狀整體為圓形；所述第二基板的形狀整體為環(huán)形。

9.一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述通過進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板和所述第二基板上形成碳化物晶體結(jié)構(gòu)，包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述基于所述反應(yīng)氣體，在所述第一基板上形成第一碳化硅層，以及在所述第二基板上形成第二碳化硅層，包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，相同反應(yīng)條件下，所述第二碳化硅層的厚度大于所述第一碳化硅層的厚度。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述第一碳化硅層的形狀與所述第二碳化硅層的形狀相同或不同。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述第一碳化硅層的形狀整體為圓形；所述第二碳化硅層的形狀整體為環(huán)形。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)腔體內(nèi)的反應(yīng)溫度大于1300℃。

17.一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)，由權(quán)利要求9至16中任一項(xiàng)所述的碳化物晶體結(jié)構(gòu)制備方法制備得到，其特征在于，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)具有目標(biāo)晶向碳化物晶粒。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的碳化物晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳化物晶體結(jié)構(gòu)為碳化硅結(jié)構(gòu)。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的碳化物晶體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳化物晶體包括立方密排晶體，所述立方密排晶體包括目標(biāo)晶向?yàn)?111)方向的晶粒。

技術(shù)總結(jié)
本公開實(shí)施例提供了一種碳化物晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法、制備裝置，其中，碳化物晶體結(jié)構(gòu)的制備裝置包括：反應(yīng)腔體，反應(yīng)腔體包括側(cè)壁和底座；進(jìn)氣裝置，至少設(shè)置于側(cè)壁；底座包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第二區(qū)域位于第一區(qū)域外側(cè)；第一支撐軸，包括多個(gè)第一子支撐軸，設(shè)置于第一區(qū)域，用于支撐第一基板；第二支撐軸，包括至少一個(gè)第二子支撐軸，位于第二區(qū)域，用于支撐第二基板；第一子支撐軸的軸向延伸線與進(jìn)氣裝置的最短距離為第一距離；第二子支撐軸的軸向延伸線與進(jìn)氣裝置的最短距離為第二距離；第一距離大于第二距離。

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技術(shù)公布日：2024/11/4