[發明專利]一種籽晶的處理方法及其裝置

在審

• 申請號: 201911161732.8
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111379026A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 匡怡君
• 申請（專利權）人: 上海聯興商務咨詢中心
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00
• 代理公司: 北京市海問律師事務所 11792
• 代理人: 陳吉云;張占江

本發明提供一種籽晶的處理方法和裝置，其通過在一圓盤狀的石墨盤片中心處設置凹槽，用來固定籽晶，并使籽晶的下表面(非生長面)緊貼石墨盤片的多孔凹槽，采用PVT法升華原料，使升華的氣體通過多孔，然后通過調節溫度、壓力以及處理時間，在籽晶的下表面(非生長面)與石墨盤片之間生長一層很薄的致密碳化硅層，從而起到籽晶與石墨盤片粘接的作用。本發明提供籽晶處理方法和裝置可以做到批量處理籽晶的作用。

技術領域

本發明涉及碳化硅晶片加工技術，尤其涉及一種籽晶的處理方法和裝置。

背景技術

碳化硅單晶是目前最重要的第三代半導體材料之一，因其具有寬禁帶寬度大，熱導率高，擊穿場強，飽和電子遷移率高等優異性能，而被廣泛應用于電力電子，射頻器件，光電子器件等領域。

目前國內外的碳化硅單晶生長技術是物理氣相傳輸法(PVT)。即在高溫下使碳化硅原料升華，產生的氣相組分輸送到籽晶生長的表面處重新結晶生成。

籽晶與石墨蓋之間一般通過碳粘合劑和含碳的有機物的固化燒結來實現連接：首先在石墨的下表面籽晶粘接處，手工均勻抹膠后，將預燒后的石墨紙貼于石墨蓋抹膠處，壓實并在貼好的石墨紙上再次人工均勻抹膠后，把籽晶生長的背面貼于抹膠的石墨紙上，壓實后通過重物或者氣動壓實燒結的方法進行固化連接。在燒結過程中，膠收縮碳化，產生的氣體匯合在一起形成空洞。由于在燒結的過程中，石墨蓋下表面的受熱不均勻，加之膠碳化的時間較短致使膠固化的時間也不統一。若邊緣的膠先固化而中心的膠后固化，那么邊緣部位的膠產生的氣體排出路徑短，中心部位的膠產生的氣體排出路徑長，致使中心部位的產生的氣泡不能及時的排出，就會造成籽晶與石墨間大面積空洞。在有大面積空洞的籽晶在生長過程中，空洞中受熱的氣泡在高溫下膨脹，膨脹到一定程度會導致籽晶與石墨蓋之間脫落而致使生長失敗。而即使排除的膠很均勻，但由于膠在碳化過程中，膠是一直收縮放出氣泡，直到膠收縮到碳化固化的狀態。再此過程中，收縮的膠致使石墨與籽晶之間是通過膠碳化后點接觸或者小面積的膠連接成塊的。在晶體生長前期，籽晶的背面的小孔洞會造成晶體生長的表面的溫場不均勻，從而產生不規則的生長面型，小孔洞周圍的溫度差會造成晶體背面的蒸發而發生背向腐蝕的現象。

為了消除晶體生長過程中孔洞造成的影響，CN106757321A公開了一種籽晶處理方法，通過一步法使籽晶背面獲得兩層致密石墨層，石墨層在高溫下能夠保持穩定，能夠抑制籽晶背面升華的發生，消除晶體生長過程中由背面升華導致的平面六方空洞缺陷。但該方法無法保障籽晶的生長面不受處理過程的影響，且處理過程效率低下，無法實現批量化的籽晶處理。

發明內容

為解決上述人工粘接籽晶不均勻，容易產生氣泡導致籽晶脫落的缺陷，本發明旨在提供一種籽晶的處理方法和裝置，其是作為PVT升華法制作碳化硅晶片的預處理步驟，即該技術方案是將籽晶粘接在石墨盤片上，并保證籽晶的生長面不受影響，使得該帶有籽晶的石墨盤片可以直接應用到后續的長晶過程中。

在后續的碳化硅長晶過程中，石墨盤片將倒置在坩堝蓋的底部，因此需確保籽晶與石墨盤片完全粘接，不會脫落。待長晶過程完成后，籽晶和石墨盤片將切割分離，因此籽晶下表面(非生長面)上的碳化硅膜突起不影響最后的碳化硅晶片成品。

本發明提供了一種籽晶的處理方法和裝置，其目的在于有效的避免氣泡在籽晶與石墨盤片之間產生，并且保證籽晶與石墨盤片緊密連接。

為了實現上述目的，本發明采用的一種技術方案是：一種籽晶的處理方法，所述方法包括：通過石墨膠將石墨紙粘接在籽晶的生長面，所述石墨紙覆蓋所述籽晶的整個上表面(生長面)，以預防籽晶處理過程中，籽晶的表面蒸發以及籽晶表面因氣氛中的碳化硅成分的沉積而誘發成核。同時，石墨紙的隔熱作用能夠致使籽晶的下表面的溫度相對周圍的石墨發熱件低，從而有利于籽晶的下表面的碳化硅成核；

將所述籽晶的下表面(非生長面)貼合石墨盤片；

將所述石墨盤片固定在支撐架中，并將所述支撐架放入坩堝內上側；