[發(fā)明專利]一種用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011425944.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112410762B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪洋;余盛杰;劉佳寶;柴攀;萬強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南德智新材料有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/458
• 分類號(hào): C23C16/458
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 劉向丹

本發(fā)明公開了一種用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤及制備方法，其包括構(gòu)成托盤基材的Si基體和Si基體表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層包括熱解炭過渡層、Si基體與熱解炭過渡層之間界面處的SiC界面層、以及最外層的SiC涂層，所述SiC界面層由熱解炭過渡層與Si基體在界面處發(fā)生反應(yīng)形成。高溫下熱解炭層可與硅基體在界面處通過化學(xué)鍵、強(qiáng)結(jié)合作用形成致密的碳化硅界面層，進(jìn)一步防護(hù)托盤基材，同時(shí)熱解炭層可匹配基體與最外層的熱膨脹系數(shù)差異。復(fù)合涂層中軟質(zhì)C層結(jié)構(gòu)可有效緩解最外層SiC晶體的熱膨脹，以降低涂層內(nèi)的應(yīng)力峰值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤及制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體用石墨基座盤(即托盤)是MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng))設(shè)備用外延生長(zhǎng)單晶InP、GaN、AlN半導(dǎo)體的關(guān)鍵耗材，在半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈上起到不可替代的作用。石墨具有耐高溫、高導(dǎo)熱、高溫強(qiáng)度高等優(yōu)異特性，是作為外延單晶襯底基座盤基體的首選材料，但石墨材料易氧化、易腐蝕、耐磨損性較差，易產(chǎn)生石墨粉體，在真空下容易釋放吸附氣體，污染工藝生長(zhǎng)環(huán)境，極大降低半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量，因此不可直接用于生長(zhǎng)半導(dǎo)體，必須要在石墨基座盤表面涂覆一層均勻致密的SiC陶瓷涂層。然而由于SiC涂層的熱膨脹系數(shù)與石墨基體具有較大的熱膨脹差異較大，導(dǎo)致SiC涂層開裂、甚至脫落，缺少涂層防護(hù)的石墨基體將會(huì)迅速腐蝕，從而失效報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失和生產(chǎn)成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種MOCVD設(shè)備的硅基托盤及制備方法，以提升SiC涂層的防護(hù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，其包括構(gòu)成托盤基材的Si基體和Si基體表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層包括熱解炭過渡層、Si基體與熱解炭過渡層之間界面處的SiC界面層、以及最外層的SiC涂層，所述SiC界面層由熱解炭過渡層與Si基體在界面處發(fā)生反應(yīng)形成。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，所述Si基體為高純Si材料，純度大于99.999％。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，所述熱解炭過渡層厚度為1-10μm。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，所述SiC界面層厚度為10-100nm。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，所述SiC涂層厚度為60-100μm。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤，所述復(fù)合涂層粗糙度低于2μm。

本發(fā)明提供的一種所述用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤的制備方法，包括下述的步驟：

(1)通過化學(xué)氣相沉積法在Si基體表面沉積熱解炭過渡層；

(2)將溫度升高至1200-1400℃并保溫一段時(shí)間，形成SiC界面層；

(3)通過化學(xué)氣相沉積法在熱解炭過渡層上沉積SiC涂層。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤的制備方法，所述步驟(1)沉積條件為：以甲烷為碳源物質(zhì)，惰性氣體為稀釋氣，沉積溫度為900～1200℃，沉積時(shí)間為1～20h。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤的制備方法，所述步驟(2)保溫時(shí)間為1-2h。

進(jìn)一步的，上述的用于MOCVD設(shè)備的硅基托盤的制備方法，所述步驟(3)沉積條件為：以甲基三氯硅烷為SiC源物質(zhì)，惰性氣體為稀釋氣，氫氣為載氣，沉積溫度為1000-1300℃，沉積時(shí)間為5～50h。