[發(fā)明專利]籽晶與石墨蓋粘接固定方法

在審

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• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111088521A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛明明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供一種籽晶與石墨蓋粘接固定方法，包括：粘接步驟，在籽晶的背面粘接預(yù)設(shè)厚度的石墨層，并將粘接有石墨層的籽晶粘接在石墨蓋上，且石墨層位于籽晶與石墨蓋之間；碳化步驟，對石墨蓋進(jìn)行加熱，以將籽晶固定在石墨蓋上。本發(fā)明提供的籽晶與石墨蓋粘接固定方法，在籽晶與石墨蓋之間粘接有石墨層，可以填充石墨蓋表面及石墨蓋與籽晶之間的孔隙，減少氣泡的生成，并可以加快籽晶和石墨蓋之間的氣泡排出，使籽晶與石墨蓋很好地固定在一起，從而降低后續(xù)碳化硅晶體生長工藝中,由于氣泡引起的碳化硅晶體的微管、六方空洞等缺陷，以提高碳化硅晶體的質(zhì)量；且石墨層還可以在籽晶和石墨蓋之間形成緩沖層，以降低籽晶在粘接過程中的破碎率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種籽晶與石墨蓋粘接固定方法。

背景技術(shù)

碳化硅作為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的代表，其具有寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和濃度、化學(xué)性能穩(wěn)定、高硬度、抗磨損等特點(diǎn)，是制備高頻、高溫、抗輻射、大功率及高密度等集成電子器件的首選材料。所以，隨著碳化硅基電子器件研究的日益成熟，對于大尺寸、高質(zhì)量的碳化硅晶體的需求也日趨迫切。

而在碳化硅單晶生長方面，目前主要是采用籽晶的高溫升華法，也叫物理氣相傳輸法(PVT)，具體是先將籽晶粘接在石墨坩堝的頂部，將高純度的碳化硅原料放置于石墨坩堝的底部，然后將碳化硅原料加熱到約2200℃的高溫，在碳化硅原料和籽晶之間產(chǎn)生一定的溫度梯度，處于高溫的碳化硅原料發(fā)生升華，分解成含硅和碳的氣體分子，這些氣體分子在低溫處的籽晶上凝結(jié)生產(chǎn)單晶。由上述可知，PVT法生長得到的碳化硅晶體與籽晶的狀態(tài)是密切相關(guān)的，籽晶高質(zhì)量粘接是生長高質(zhì)量晶體的必要基礎(chǔ)。

現(xiàn)有技術(shù)中，籽晶的粘接是采用有機(jī)膠涂在石墨和籽晶背面，通過高溫加熱的方式將膠中的有機(jī)溶劑揮發(fā)，隨后在更高的溫度下把膠進(jìn)行碳化達(dá)到粘接的目的。但是，采用該粘接方法，籽晶底部會產(chǎn)生氣泡，容易產(chǎn)生微管和六方空洞等缺陷；籽晶在加熱過程中產(chǎn)生偏移，從而影響籽晶單晶區(qū)的利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種籽晶與石墨蓋粘接固定方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種籽晶與石墨蓋粘接固定方法，包括：

粘接步驟，在籽晶的背面粘接預(yù)設(shè)厚度的石墨層，并將粘接有所述石墨層的所述籽晶粘接在所述石墨蓋上，且所述石墨層位于所述籽晶與所述石墨蓋之間；

碳化步驟，對所述石墨蓋進(jìn)行加熱，以將所述籽晶固定在所述石墨蓋上。

可選地，在所述粘接步驟之前，還包括預(yù)處理步驟，所述預(yù)處理步驟包括：

S01，在所述石墨蓋的表面涂覆一層含碳有機(jī)膠，所述表面用于與所述籽晶粘接；

S02，對涂覆有所述含碳有機(jī)膠的所述石墨蓋進(jìn)行加熱，以使所述含碳有機(jī)膠碳化后填充在所述石墨蓋表面的孔隙中；

重復(fù)步驟S01和S02，以實現(xiàn)所述石墨蓋的孔隙率在10％以下。

可選地，在所述粘接步驟之后、且所述碳化步驟之前，還包括：

排氣步驟，對所述籽晶的表面施加指向所述石墨蓋的外力，以排出所述籽晶與所述石墨層之間以及所述石墨層與所述石墨蓋之間的氣泡。

可選地，在所述排氣步驟中，利用壓塊在其自身重力的作用下，對所述籽晶的表面施加指向所述石墨蓋的外力。

可選地，在所述排氣步驟之后，還包括：

對中步驟，利用設(shè)置在所述石墨蓋上的定位環(huán)，將所述籽晶和所述壓塊均與所述石墨蓋對中。

可選地，所述對中步驟之后，還包括：

緊固步驟，利用沿所述定位環(huán)的周向間隔設(shè)置在所述定位環(huán)上的多個緊固件，將所述壓塊固定在所述定位環(huán)上。