一种碳化硅籽晶的粘贴方法与流程

本发明涉及半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种碳化硅籽晶的粘贴方法。

背景技术：

碳化硅(sic)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其工艺技术是目前宽禁带半导体中发展最为成熟的一种。与第一、二代半导体材料相比，碳化硅具有非常多的优势，如禁带宽度更宽、临界击穿电场更高、饱和电子迁移速度更快、热导率更高等特点。除了以上的优良性质之外，sic材料还有非常稳定的化学性质和抗辐射特性。因此，sic器件可适用于高温、大功率和高频等场合，能有效解决在第一代、第二代半导体中存在的温度和功率等问题。除此之外，sic还是固态光源和电力电子、微波射频器件等领域的优选材料。

常规方法粘接的籽晶由于胶体碳化收缩背面产生气孔，碳化硅生长需要较高温度，一般在1800℃～2300℃，这些气孔在碳化硅单晶生长时，会产生局部温度梯度过大，导致籽晶背面升华产生六方孔洞，造成晶体质量下降。而当粘接工艺中涂胶不匀或胶水中气泡没有排干净，六方孔洞的情况会更加突出。

有些报道中，为了防止这种籽晶背面的升华，在籽晶使用前先对籽晶背面进行特殊处理，保护籽晶背面，可解决背面升华问题，但这种方法存在以下不足：(1)需要使用专业设备进行背面处理；(2)依然需要解决粘接工艺中涂胶不匀或胶水中气泡没有排干净的问题。因此有必要寻找一种安全，有效的方法既能产生对籽晶背面有效保护，还能减少胶体收缩产生的气孔，同时解决粘接工艺中涂胶不匀或胶水中气泡没有排干净的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳化硅籽晶的粘贴方法，以解决现有粘贴方法操作复杂，涂胶不匀及胶水中气泡排不干净的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种碳化硅籽晶的粘贴方法，包括以下步骤：

s1，将高温胶薄膜铺在石墨平板上；

s2，将碳化硅籽晶置于s1的高温胶薄膜上，并对碳化硅籽晶进行加压使其与高温胶薄膜贴合，对碳化硅籽晶施加的压力为2～4kgf/cm²；

s3，在真空条件下，将s2中碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至250～350℃，保温2.5～3.5h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至10～50kgf/cm²，继续升温至700～800℃，保温2.5～3.5h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1000～1200℃；以及

s4，降温，完成籽晶粘贴。

优选的，所述高温胶薄膜的材质为聚酰亚胺、pet、酚醛树脂或糠醛树脂。

优选的，所述高温胶薄膜的厚度为5～40um。

优选的，所述碳化硅为4h、6h、15r或3c晶型碳化硅。

优选的，s2及s3中通过机械装置对碳化硅籽晶进行加压。

优选的，所述惰性气体为氩气。

本发明的有益效果：本发明所述方法操作简便，可对籽晶背面提供足够的保护，还能减少胶体收缩产生的气孔，同时解决粘接工艺中涂胶不匀或胶水中气泡排不干净的问题，从而减少籽晶背面升华造成的六方孔洞，提高晶体质量。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种碳化硅籽晶的粘贴方法，包括以下步骤：

s1，将高温胶薄膜铺在石墨平板上；

s2，将碳化硅籽晶置于s1的高温胶薄膜上，并对碳化硅籽晶进行加压使其与高温胶薄膜贴合，对碳化硅籽晶施加的压力为2～4kgf/cm²；

s3，在真空条件下，将s2中碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至250～350℃，保温2.5～3.5h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至10～50kgf/cm²，继续升温至700～800℃，保温2.5～3.5h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1000～1200℃；以及

s4，降温，完成籽晶粘贴。

高温胶薄膜在上述温度和压力下可以产生粘合效果，并在一段时间后碳化，形成致密碳层，致密碳层在高温条件下性质稳定、结合力强、导热均匀，有效提高碳化硅籽晶的温场均匀性。在升温过程中分段升温及控制压力，温度和压力相配合，使碳化后的碳层更为致密，有效减少其中的气泡。

所述高温胶薄膜的材质为聚酰亚胺、pet、酚醛树脂或糠醛树脂。上述物质碳化时残炭率高，碳化后形成的碳层不会有大量孔洞。

所述高温胶薄膜的厚度为5～40um，碳化后的碳层厚度为2～12um。可以使籽晶粘贴均匀，生长过程中不易掉落。

所述碳化硅为4h、6h、15r或3c晶型碳化硅。本方法粘贴的籽晶尤其适用于生长以上晶型的碳化硅。

s2及s3中通过机械装置对碳化硅籽晶进行加压。s1中用机械装置对籽晶进行加压，可以使籽晶与高温胶薄膜充分贴合，排除二者之间的空气。s2中进一步加压，可以使形成的碳层更加致密。

所述惰性气体为氩气。

实施例1

将厚度为5um的聚酰亚胺薄膜铺在石墨平板上，然后将籽晶置于聚酰亚胺薄膜上，用机械装置挤压籽晶，压力为2kgf/cm²，然后在真空条件下，将s2碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至250℃，保温2.5h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至10kgf/cm²，继续升温至700℃，保温2.5h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1000℃，然后降温，完成籽晶粘贴。

实施例2

将厚度为40um的聚酰亚胺薄膜铺在石墨平板上，然后将籽晶置于聚酰亚胺薄膜上，用机械装置挤压籽晶，压力为4kgf/cm²，然后在真空条件下，将s2碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至350℃，保温3.5h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至50kgf/cm²，继续升温至800℃，保温3.5h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1200℃，然后降温，完成籽晶粘贴。

实施例3

将厚度为20um的聚酰亚胺薄膜铺在石墨平板上，然后将籽晶置于聚酰亚胺薄膜上，用机械装置挤压籽晶，压力为3kgf/cm²，然后在真空条件下，将s2碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至300℃，保温3h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至30kgf/cm²，继续升温至750℃，保温3h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1100℃，然后降温，完成籽晶粘贴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种碳化硅籽晶的粘贴方法，包括：将高温胶薄膜铺在石墨平板上；将碳化硅籽晶置于高温胶薄膜上，对碳化硅籽晶施加2～4kgf/cm2的压力使其与高温胶薄膜贴合；在真空条件下，碳化硅籽晶及高温胶薄膜升温至250～350℃，保温2.5～3.5h，然后将对碳化硅籽晶施加的压力升至10～50kgf/cm2，继续升温至700～800℃，保温2.5～3.5h，然后在惰性气体气氛下，继续升温至1000～1200℃；降温，完成籽晶粘贴。本方法操作简便，可对籽晶背面提供足够的保护，还能减少胶体收缩产生的气孔，解决粘接工艺中涂胶不匀或胶水中气泡排不干净的问题，减少籽晶背面升华造成的六方孔洞。

技术研发人员：肖凌;吴会旺;赵丽霞;陈秉克
受保护的技术使用者：河北普兴电子科技股份有限公司
技术研发日：2019.06.21
技术公布日：2019.09.06