[發(fā)明專利]一種犧牲性的碳化硅籽晶的保護(hù)膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110733394.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113502540B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建明;姜樹(shù)炎;周元輝;劉春艷;楊洪雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州優(yōu)晶光電科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B29/36
• 分類號(hào): C30B29/36;C30B23/00;C30B28/02
• 代理公司: 北京沁優(yōu)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11684
• 代理人: 胡妍

本發(fā)明提供一種犧牲性的碳化硅籽晶的保護(hù)膜，包括覆蓋在籽晶正面的第一碳化硅多晶膜以及覆蓋在籽晶背面的第二碳化硅多晶膜；所述第一碳化硅多晶膜上均勻分布有納米級(jí)通孔；所述第二碳化硅多晶膜為雙層復(fù)合膜，依次包括第一膜層和第二膜層；所述籽晶背面依次覆蓋有第二碳化硅多晶膜、碳膜和石墨紙，所述第二膜層與碳膜相貼合。由于碳化硅多晶膜的缺陷密度大于籽晶，在升溫過(guò)程中會(huì)優(yōu)先揮發(fā)，產(chǎn)生的氣體填充在籽晶表面附近，延緩籽晶表面的揮發(fā)速度，對(duì)籽晶起到保護(hù)作用。碳膜的作用在意減小第二膜層暴露的面積，延緩第二膜層的揮發(fā)。石墨紙對(duì)碳化硅和籽晶托盤(pán)起到隔離作用，減小籽晶的應(yīng)力，防止籽晶和晶體開(kāi)裂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種犧牲性的碳化硅籽晶的保護(hù)膜，屬于保護(hù)膜技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳化硅晶體作為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有高擊穿臨界場(chǎng)強(qiáng)、高電子飽和漂移速率和高熱導(dǎo)率等優(yōu)良性能，可廣泛應(yīng)用于制作高頻、大功率、耐高溫的功率器件和射頻器件中。

工業(yè)化生長(zhǎng)碳化硅晶體主要采用物理氣相輸運(yùn)法(PVT法)，即在2100℃以上碳化硅原料受熱升華并分解產(chǎn)生碳源氣體和硅源氣體，并將分解產(chǎn)生的氣體輸運(yùn)至籽晶處重新結(jié)晶，得到較大面積的碳化硅(SiC)單晶。

由于碳化硅晶體生長(zhǎng)是個(gè)可逆過(guò)程，即碳原子團(tuán)和硅原子團(tuán)在晶體表面不斷沉積，同時(shí)晶體表面的原子團(tuán)也不斷地從晶體中揮發(fā)出來(lái)。當(dāng)原子團(tuán)的沉積速度大于揮發(fā)速度時(shí)，晶體的厚度才會(huì)增加，晶體才會(huì)生長(zhǎng)。在晶體開(kāi)始進(jìn)入生長(zhǎng)階段前，籽晶溫度升高的速度大于原料升高的速度，即籽晶溫度接近或高于原料的溫度。籽晶正面由于有來(lái)自原料的碳源和硅源的補(bǔ)充，揮發(fā)速度較慢；籽晶背面沒(méi)有來(lái)自原料的碳源和硅源的補(bǔ)充，揮發(fā)速度遠(yuǎn)大于籽晶的正面。大多數(shù)情況下，在進(jìn)入晶體生長(zhǎng)之前籽晶就會(huì)被燒穿產(chǎn)生空洞，且一直延伸到晶體生長(zhǎng)結(jié)束，導(dǎo)致晶體產(chǎn)生微管、多晶等缺陷，甚至整塊晶體報(bào)廢。

目前，行業(yè)內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)對(duì)籽晶正面進(jìn)行保護(hù)的措施；對(duì)籽晶背面通常的處理方式是，在籽晶的背面粘合有石墨紙或碳膜，但難以消除籽晶背面和石墨紙之間的微小氣泡，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中仍然會(huì)延伸出空洞或微管，導(dǎo)致晶體品質(zhì)下降，甚至整塊晶體無(wú)法使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種犧牲性的碳化硅籽晶的保護(hù)膜，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括：

一種犧牲性的碳化硅籽晶的保護(hù)膜，包括覆蓋在籽晶正面的第一碳化硅多晶膜以及覆蓋在籽晶背面的第二碳化硅多晶膜；所述第一碳化硅多晶膜上均勻分布有納米級(jí)通孔；所述第二碳化硅多晶膜為雙層復(fù)合膜，依次包括第一膜層和第二膜層；所述籽晶背面依次覆蓋有第二碳化硅多晶膜、碳膜和石墨紙，所述的第二膜層與碳膜相貼合；首先，在碳化硅晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，籽晶中的碳原子團(tuán)和硅原子團(tuán)會(huì)不同程度的從籽晶中揮發(fā)出來(lái)，同時(shí)碳化硅原料中的碳元素和硅元素會(huì)揮發(fā)出來(lái)沉積在籽晶上，當(dāng)籽晶上的碳原子團(tuán)和硅原子團(tuán)的沉積速度大于籽晶本身碳元素和硅元素的揮發(fā)速度時(shí)，碳化硅晶體在籽晶上得到生長(zhǎng)，但由于籽晶的背面遠(yuǎn)離碳化硅原料，籽晶的背面發(fā)生原子團(tuán)揮發(fā)時(shí)不易及時(shí)補(bǔ)充碳元素和硅元素，以至于籽晶背面易被燒穿，此時(shí)籽晶背面粘附的第二碳化硅多晶膜，由于貼附在籽晶背面且其缺陷多于籽晶，因此可以優(yōu)先揮發(fā)，起到代替籽晶揮發(fā)原子團(tuán)的作用，同時(shí)在籽晶背面提供碳和硅原子團(tuán)，減緩籽晶本體揮發(fā)；其次，第一碳化硅多晶膜粘附在籽晶的正面，一方面對(duì)籽晶起到保護(hù)作用，另一方面第一碳化硅多晶膜上均勻分布有納米級(jí)通孔，且第一碳化硅多晶膜的厚度較薄，保證了在晶體生長(zhǎng)之前能完全揮發(fā)，減少碳化硅晶體多晶產(chǎn)生的概率，使籽晶上生長(zhǎng)出合格的碳化硅單晶產(chǎn)品。

優(yōu)選的，所述第一碳化硅多晶膜和第二碳化硅多晶膜通過(guò)直接在籽晶表面反應(yīng)燒結(jié)的方法獲得；此方法可以得到更貼合更緊密的、無(wú)縫隙的雙層復(fù)合膜。

優(yōu)選的，所述碳膜與石墨紙通過(guò)粘合的方式固定，粘結(jié)劑為高溫石墨膠、酚醛樹(shù)脂膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠或糖膠中的一種或幾種。