多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法与流程

本发明涉及半导体，具体而言，涉及一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法。

背景技术：

1、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。相关技术的碳化硅单晶生长方式通常采用的是物理气相传输法(pvt)，该方法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；sic晶体的生长面的背面在高温过程中存在升华的问题，相关技术通过对籽晶背面涂层镀膜处理，可以提高sic籽晶粘结质量。

2、但是，相关技术提供的籽晶涂层处理装置和方法，难以提高涂层的附着质量和强度，容易出现裂片的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法，本发明的装置能够用于处理碳化硅籽晶涂层，且能够提高涂层的附着质量和强度，减少裂片的产生。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，包括：

4、加热机构，加热机构设置有容纳腔；

5、籽晶放置机构，籽晶放置机构可拆卸地放置于容纳腔内；其中，

6、籽晶放置机构包括多个籽晶盒，多个籽晶盒可拆卸地依次重叠放置；

7、籽晶盒包括底盘、垫环和支撑架，垫环设置于底盘的上表面，且环绕底盘的周向延伸，垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，垫环用于放置晶片；支撑架与底盘连接，且位于容纳空间内，支撑架用于支撑晶片，且支撑架将容纳空间划分出充气腔。

8、在可选的实施方式中，支撑架包括支撑环、第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆交叉且连接，第一支撑杆的两端以及第二支撑杆的两端均与垫环的内周壁连接；第一支撑杆和第二支撑杆的交点、垫环的圆心以及支撑环的圆心三者重合，支撑环同时与第一支撑杆和第二支撑杆连接，支撑环、第一支撑杆和第二支撑杆共同用于将容纳空间划分出多个充气腔。

9、在可选的实施方式中，支撑环的直径与垫环的直径的比值为0.55-0.65。

10、在可选的实施方式中，支撑架还包括第三支撑杆，第三支撑杆连接于支撑环和垫环之间，且位于充气腔内，用于支撑晶片。

11、在可选的实施方式中，第三支撑杆为弯折杆。

12、在可选的实施方式中，籽晶盒还包括连接于底盘的外缘，外缘环绕在垫环的外周，且外缘的高度大于垫环的高度，且外缘被配置为与放置于垫环的晶片间隙分布。

13、在可选的实施方式中，垫环可拆卸地设置于底盘的上表面。

14、在可选的实施方式中，加热机构包括外壳、石墨坩埚、保温层、加热件、进气管和出气管；石墨坩埚设置有容纳腔，石墨坩埚设置于外壳内，加热件设置于石墨坩埚的外侧；保温层设置于加热件和外壳之间；进气管和出气管均与外壳连接，且均与容纳腔连通，进气管用于向容纳腔内输送惰性气体，出气管用于将容纳腔内的气体抽出；

15、加热件为加热电阻或感应加热线圈。

16、在可选的实施方式中，籽晶放置机构还包括石墨杆、第一石墨托盘、第二石墨托盘、锁紧件和石墨软毡柱，

17、石墨杆的第一端与第二石墨托盘连接，石墨杆的第二端与第一石墨托盘插接，且石墨杆的第二端从第一石墨托盘背离第二石墨托盘的一侧伸出，锁紧件与石墨杆的第二端可拆卸地连接；

18、依次重叠放置的多个籽晶盒设置于第一石墨托盘和第二石墨托盘之间；

19、石墨软毡柱连接于第一石墨托盘背离第二石墨托盘的一侧。

20、第二方面，本发明提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，用前述实施方式任一项的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置对碳化硅籽晶进行处理；

21、多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法包括：

22、对容纳腔分段抽真空；其中，以速率为13.5-16.5kpa/h将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压为6000pa；然后以速率为1.8-2.2kpa/h将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压小于100pa；

23、向容纳腔内注入惰性气体，直到容纳腔内的气压达到100000pa后，再次将容纳腔抽真空；

24、将容纳腔加热，并按照输气速率为0.1-0.3l/h向容纳腔通入惰性气体，且同时抽出容纳腔内的气体，以使容纳腔内的气压保持在21-40000pa；当容纳腔的温度加热到400-1600℃时，保持2-5h。

25、本发明实施例的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置的有益效果包括：本发明实施例提供的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置包括加热机构和籽晶放置机构，籽晶放置机构放置于加热机构设置的容纳腔内，籽晶放置机构包括可拆卸地依次重叠放置的多个籽晶盒，籽晶盒用于放置晶片；其中，籽晶盒的底盘的上表面设置有垫环，垫环用于放置晶片，由于垫环绕底盘的周向延伸，且垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，故可以减小晶片与籽晶盒的接触面积，晶片大部分的c面不与籽晶盒接触，则可以减少c面被污染的可能，而且减小晶片与籽晶盒的接触，还能改善晶片因其自身和籽晶盒的膨胀系数存在差别而出现无法预期的受力问题，改善晶片容易因不预期的受力而受损裂片的问题；进一步地，将支撑架设置于容纳空间内，并利用支撑架辅助支撑晶片，还能在晶片受压的情况下，改善其因自身重力和外界压力的双重作用增大形变而裂片、破损的问题；再进一步地，支撑架将容纳空间划分出来的充气腔能够用于填充惰性气体，以利用填充在充气腔内的惰性气体抵抗晶片自身的重力，进而进一步改善晶片容易变形而导致破损、裂片的问题。

26、本发明实施例的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法的有益效果包括：本发明的方法在前期抽真空时，采用分段抽真空的方式，控制容纳腔抽真空的速率先快后慢，以便于在抽真空的前期使容纳腔内的压力缓慢降低，以改善晶片在抽真空时容易裂片的风险，并提高抽真空清洗晶片和籽晶盒、减少两者表面附着的杂质的效果；进一步地，本发明的方法在加热时，在容纳腔内补充惰性气体，以使容纳腔内的晶片处在一定的压力条件下加热，一方面改善裂片的情况，另一方面提高涂层的附着能力和强度，降低涂层脱离晶片的概率，减少涂层气泡产生，从而进一步减少裂片。

技术特征：

1.一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述支撑架（213）包括支撑环（215）、第一支撑杆（216）和第二支撑杆（217），所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）交叉且连接，所述第一支撑杆（216）的两端以及所述第二支撑杆（217）的两端均与所述垫环（212）的内周壁连接；所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）的交点、所述垫环（212）的圆心以及所述支撑环（215）的圆心三者重合，所述支撑环（215）同时与所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）连接，所述支撑环（215）、所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）共同用于将所述容纳空间划分出多个所述充气腔（214）。

3.根据权利要求2所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述支撑环（215）的直径与所述垫环（212）的直径的比值为0.55-0.65。

4.根据权利要求2所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述支撑架（213）还包括第三支撑杆（218），所述第三支撑杆（218）连接于所述支撑环（215）和所述垫环（212）之间，且位于所述充气腔（214）内，用于支撑所述晶片。

5.根据权利要求4所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述第三支撑杆（218）为弯折杆。

6.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述籽晶盒（210）还包括连接于所述底盘（211）的外缘（219），所述外缘（219）环绕在所述垫环（212）的外周，且所述外缘（219）的高度大于所述垫环（212）的高度，且所述外缘（219）被配置为与放置于所述垫环（212）的所述晶片间隙分布。

7.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述垫环（212）可拆卸地设置于所述底盘（211）的上表面。

8.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述加热机构（100）包括外壳（110）、石墨坩埚（120）、保温层（130）、加热件（140）、进气管（150）和出气管（160）；所述石墨坩埚（120）设置有所述容纳腔，所述石墨坩埚（120）设置于所述外壳（110）内，所述加热件（140）设置于所述石墨坩埚（120）的外侧；所述保温层（130）设置于所述加热件（140）和所述外壳（110）之间；所述进气管（150）和所述出气管（160）均与所述外壳（110）连接，且均与所述容纳腔连通，所述进气管（150）用于向所述容纳腔内输送惰性气体，所述出气管（160）用于将所述容纳腔内的气体抽出；

9.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，其特征在于，所述籽晶放置机构（200）还包括石墨杆（220）、第一石墨托盘（230）、第二石墨托盘（240）、锁紧件（250）和石墨软毡柱（260），

10.一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，用权利要求1-9任一项所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置对碳化硅籽晶进行处理；

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法，该装置包括加热机构和籽晶放置机构，加热机构设置有容纳腔；籽晶放置机构可拆卸地放置于容纳腔内；其中，籽晶放置机构包括多个籽晶盒，多个籽晶盒可拆卸地依次重叠放置；籽晶盒包括底盘、垫环和支撑架，垫环设置于底盘的上表面，且环绕底盘的周向延伸，垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，垫环用于放置晶片；支撑架与底盘连接，且位于容纳空间内，支撑架用于支撑晶片，且支撑架将容纳空间划分出充气腔。本发明的装置能够用于处理碳化硅籽晶涂层，且能够提高涂层的附着质量和强度，减少裂片的产生。

技术研发人员：杨洪雨,刘春艳,周元辉,陈建明,范子龙,赵文超
受保护的技术使用者：苏州优晶光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14