[发明专利]一种籽晶的处理方法及其装置

说明书

本发明提供一种籽晶的处理方法和装置，其通过在一圆盘状的石墨盘片中心处设置凹槽，用来固定籽晶，并使籽晶的下表面(非生长面)紧贴石墨盘片的多孔凹槽，采用PVT法升华原料，使升华的气体通过多孔，然后通过调节温度、压力以及处理时间，在籽晶的下表面(非生长面)与石墨盘片之间生长一层很薄的致密碳化硅层，从而起到籽晶与石墨盘片粘接的作用。本发明提供籽晶处理方法和装置可以做到批量处理籽晶的作用。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶片加工技术，尤其涉及一种籽晶的处理方法和装置。

背景技术

碳化硅单晶是目前最重要的第三代半导体材料之一，因其具有宽禁带宽度大，热导率高，击穿场强，饱和电子迁移率高等优异性能，而被广泛应用于电力电子，射频器件，光电子器件等领域。

目前国内外的碳化硅单晶生长技术是物理气相传输法(PVT)。即在高温下使碳化硅原料升华，产生的气相组分输送到籽晶生长的表面处重新结晶生成。

籽晶与石墨盖之间一般通过碳粘合剂和含碳的有机物的固化烧结来实现连接：首先在石墨的下表面籽晶粘接处，手工均匀抹胶后，将预烧后的石墨纸贴于石墨盖抹胶处，压实并在贴好的石墨纸上再次人工均匀抹胶后，把籽晶生长的背面贴于抹胶的石墨纸上，压实后通过重物或者气动压实烧结的方法进行固化连接。在烧结过程中，胶收缩碳化，产生的气体汇合在一起形成空洞。由于在烧结的过程中，石墨盖下表面的受热不均匀，加之胶碳化的时间较短致使胶固化的时间也不统一。若边缘的胶先固化而中心的胶后固化，那么边缘部位的胶产生的气体排出路径短，中心部位的胶产生的气体排出路径长，致使中心部位的产生的气泡不能及时的排出，就会造成籽晶与石墨间大面积空洞。在有大面积空洞的籽晶在生长过程中，空洞中受热的气泡在高温下膨胀，膨胀到一定程度会导致籽晶与石墨盖之间脱落而致使生长失败。而即使排除的胶很均匀，但由于胶在碳化过程中，胶是一直收缩放出气泡，直到胶收缩到碳化固化的状态。再此过程中，收缩的胶致使石墨与籽晶之间是通过胶碳化后点接触或者小面积的胶连接成块的。在晶体生长前期，籽晶的背面的小孔洞会造成晶体生长的表面的温场不均匀，从而产生不规则的生长面型，小孔洞周围的温度差会造成晶体背面的蒸发而发生背向腐蚀的现象。

为了消除晶体生长过程中孔洞造成的影响，CN106757321A公开了一种籽晶处理方法，通过一步法使籽晶背面获得两层致密石墨层，石墨层在高温下能够保持稳定，能够抑制籽晶背面升华的发生，消除晶体生长过程中由背面升华导致的平面六方空洞缺陷。但该方法无法保障籽晶的生长面不受处理过程的影响，且处理过程效率低下，无法实现批量化的籽晶处理。

发明内容

为解决上述人工粘接籽晶不均匀，容易产生气泡导致籽晶脱落的缺陷，本发明旨在提供一种籽晶的处理方法和装置，其是作为PVT升华法制作碳化硅晶片的预处理步骤，即该技术方案是将籽晶粘接在石墨盘片上，并保证籽晶的生长面不受影响，使得该带有籽晶的石墨盘片可以直接应用到后续的长晶过程中。

在后续的碳化硅长晶过程中，石墨盘片将倒置在坩埚盖的底部，因此需确保籽晶与石墨盘片完全粘接，不会脱落。待长晶过程完成后，籽晶和石墨盘片将切割分离，因此籽晶下表面(非生长面)上的碳化硅膜突起不影响最后的碳化硅晶片成品。

本发明提供了一种籽晶的处理方法和装置，其目的在于有效的避免气泡在籽晶与石墨盘片之间产生，并且保证籽晶与石墨盘片紧密连接。

为了实现上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种籽晶的处理方法，所述方法包括：通过石墨胶将石墨纸粘接在籽晶的生长面，所述石墨纸覆盖所述籽晶的整个上表面(生长面)，以预防籽晶处理过程中，籽晶的表面蒸发以及籽晶表面因气氛中的碳化硅成分的沉积而诱发成核。同时，石墨纸的隔热作用能够致使籽晶的下表面的温度相对周围的石墨发热件低，从而有利于籽晶的下表面的碳化硅成核；

将所述籽晶的下表面(非生长面)贴合石墨盘片；

将所述石墨盘片固定在支撑架中，并将所述支撑架放入坩埚内上侧；