[實(shí)用新型]一種高純半導(dǎo)體單晶熱等靜壓連接的裝配結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020576893.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN211999986U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王書杰;孫聶楓;孫同年;劉惠生;徐森鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技南湖研究院;中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號(hào): C30B33/06
• 分類號(hào): C30B33/06;C30B35/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 聶旭中

一種高純半導(dǎo)體單晶熱等靜壓連接的裝配結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，具體涉及將多塊小尺寸單晶通過熱等靜壓方式制備成大尺寸單晶的裝配結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中包括包套和置于包套內(nèi)部的晶塊單元，所述包套由包套主體和包套上蓋組成，所述包套主體或包套上蓋上設(shè)置抽氣孔，包套內(nèi)表面設(shè)置包套保護(hù)層；所述晶塊單元包括多個(gè)單晶塊，單晶塊間通過連接面組合，并使用夾具進(jìn)行固定，外表面設(shè)置石英包裹層。采用本實(shí)用新型提供的裝置，可以實(shí)現(xiàn)將小尺寸的單晶塊連接制備成大尺寸的單晶，制備過程中，熱等靜壓方式使得各單晶塊之間各向受力一致，不必考慮位錯(cuò)、孿晶、多晶化等在傳統(tǒng)單晶生長過程中需要注意的問題，設(shè)備簡(jiǎn)單，理論上可以制備任意尺寸的單晶。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，具體涉及將多塊小尺寸單晶通過熱等靜壓方式制備成大尺寸單晶的裝配結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于在集成電路、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用等領(lǐng)域，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈處于核心環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體單晶襯底在芯片的生產(chǎn)制造中起到關(guān)鍵性的作用。半導(dǎo)體單晶襯底的尺寸越大，所制備器件的成本就越低，單晶尺寸的增大是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的方向之一。

目前半導(dǎo)體尺寸增加主要是通過設(shè)備的增大、熱場(chǎng)的增大來實(shí)現(xiàn)的，但是尺寸越大，制備成單晶的難度也越大。例如對(duì)于一些化合物半導(dǎo)體，像砷化鎵、磷化銦等是在高壓氣氛下制備，增加了設(shè)備尺寸，因此熱場(chǎng)對(duì)流會(huì)非常強(qiáng)烈，制備的難度和單晶成本會(huì)大幅增加。碳化硅主要通過物理氣相沉積來制備，生長溫度高，因此大尺寸設(shè)備的要求更高，晶體熱場(chǎng)對(duì)稱性變大。熔體法制備大尺寸單晶時(shí)，坩堝的尺寸也會(huì)相應(yīng)的增加，為了建立溫度梯度，坩堝邊緣的溫度也就越來越高，這會(huì)導(dǎo)致坩堝強(qiáng)度降低甚至不能承受高溫而污染熔體。

熱等靜壓已經(jīng)廣泛應(yīng)用于粉末冶金、陶瓷高壓燒結(jié)、鑄件縮孔缺陷等領(lǐng)域，其主要通過金屬或氧化硼、玻璃等包套在高溫高壓下壓制材料。半導(dǎo)體單晶連接過程中的金屬包套原子容易污染半導(dǎo)體材料，帶來電學(xué)特性的變化，例如鐵原子可以使得磷化銦轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢^緣。而液態(tài)包套的方法，容易使得液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入連接界面處，導(dǎo)致夾雜物的形成，在降溫過程中導(dǎo)致缺陷甚至半導(dǎo)體的斷裂。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提出了一種新的思路，將多塊小尺寸單晶，采用熱等靜壓方法，以固態(tài)連接方式制備大尺寸高純半導(dǎo)體單晶。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種高純半導(dǎo)體單晶熱等靜壓連接的裝配結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中包括包套和置于包套內(nèi)部的晶塊單元，所述包套由包套主體和包套上蓋組成，所述包套主體或包套上蓋上設(shè)置抽氣孔，包套主體和包套上蓋的內(nèi)表面設(shè)置包套保護(hù)層。

所述晶塊單元包括多個(gè)單晶塊，單晶塊間通過連接面組合，根據(jù)單晶體組合的情況，并使用夾具和/或填充塊進(jìn)行固定，固定的單晶塊組合的外表面設(shè)置石英包裹層。

采用本實(shí)用新型提供的裝置，小塊單晶切割后，選取物理特性整體將近或者分布相近且拼接面晶向精度較高的單晶塊，連接面經(jīng)處理后裝配在一起，在熱等靜壓爐體內(nèi)中進(jìn)行加熱和壓力處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體單晶塊之間的高精度、高均勻物理特性的界面固態(tài)連接，從而完成更大尺寸單晶的制備。

有益效果：1、可以實(shí)現(xiàn)將小尺寸的單晶塊連接制備成大尺寸的單晶，2、制備過程中，熱等靜壓方式使得各單晶塊之間各向受力一致，不必考慮位錯(cuò)、孿晶、多晶化等在傳統(tǒng)單晶生長過程中需要注意的問題，3、設(shè)備簡(jiǎn)單，4、理論上可以制備任意尺寸的單晶。

附圖說明

圖1是熱等靜壓連接單晶塊的裝配實(shí)施例，

圖2是熱等靜壓連接單晶塊的另一個(gè)裝配實(shí)施例，

圖3是但晶體拼接裝配示意圖，

圖4是多塊單晶體精密拼接裝配示意圖。