用于承载外延片的复合式载盘及C/C-SiC复合材料的制备方法与流程

本披露一般地涉及半导体制备。更具体地，涉及一种用于承载外延片的复合式载盘及c/c-sic复合材料的制备方法。

背景技术：

1、碳化硅材料作为第三代半导体代表材料之一，与以硅为代表的第一代半导体以及以砷化镓为代表的第二代化合物半导体材料相比，拥有着优异的物理化学性能，被广泛的应用于高压等电子器件上。采用垂直机台制备的外延片，使气流垂直于外延片正面方向进入腔体中，可以获得浓度均匀性优良且高质量的外延片。石墨底座作为衬底在化学气相沉积(cvd)腔体中的承载件，将显著影响到外延片的质量。

2、目前，石墨chuck的材料组成分为石墨+化学气相沉积的碳化硅(sic)两部分。高温下石墨材料稳定性好，但是针对薄片的石墨件容易发生形变。采用化学气相沉积的sic遮挡环是脆性材料容易导致化学气相沉积的碳化硅开裂。

3、有鉴于此，亟需提供一种用于承载外延片的复合式载盘及c/c-sic复合材料的制备方法的方案，以便至少解决化学气相沉积的碳化硅遮挡环开裂以及薄片石墨变形的问题。

技术实现思路

1、为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露提出了一种用于承载外延片的复合式载盘及c/c-sic复合材料的制备方法。

2、本披露提供了一种用于承载外延片的复合式载盘。所述用于承载外延片的复合式载盘包括石墨底座、外遮挡环和内遮挡环。所述石墨底座包括设置于石墨底座顶部的第一环形凸起；所述外遮挡环环形套设于所述石墨底座上的所述第一环形凸起的外侧；所述内遮挡环设置于所述石墨底座上的所述第一环形凸起处；其中，所述外遮挡环和所述内遮挡环配合以包覆所述第一环形凸起，所述外延片设置于所述石墨底座上的所述内遮挡环之间。

3、本披露还提供了一种c/c-sic复合材料的制备方法。所述c/c-sic复合材料的制备方法包括：对选取的炭毡进行去胶；将去胶后的炭毡通过cvi沉积pyc涂层获取c/c预制体；将c/c预制体通过cvi沉积sic涂层以获取c/c-sic复合材料。

4、本披露实施例提供的用于承载外延片的复合式载盘及c/c-sic复合材料的制备方法，可以实现以下技术效果：

5、本实施例提供的用于承载外延片的复合式载盘，将最底层设置为石墨底座。在石墨底座的基础上分别设置外遮挡环和内遮挡环。外遮挡环为c/c-sic复合材料，内遮挡环为石墨经化学气相沉积碳化硅的涂层件。解决了化学气相沉积形成的碳化硅遮挡环开裂的问题以及薄片石墨变形的问题。

6、进一步地，将外遮挡环的边缘和石墨底座的边缘之间的距离控制在2-4mm的范围捏，防止涂层长在石墨底座的边缘。内遮挡环的上部的下侧面与外遮挡环的上侧面之间的尺寸高度控制在2mm-5mm的范围可以防止外遮挡环在发生应力变形时顶起内遮挡环。第一端面和第二端面之间的尺寸优选控制在10mm的范围内防止内遮挡环变形。

7、进一步，c/c-sic复合材料的制备方法采用两步化学气相渗透沉积热解碳涂层并沉积碳化硅涂层最终获取高强度和高韧性的c/c-sic复合材料。

8、进一步，将c/c预制体的密度控制在0.7g/cm3，使炭纤维有热解炭涂层包裹，保护炭纤维，提高氧化以及力学性能；在小于1000pa的压力下沉积保证热解炭涂层质量，减少炭黑生成。

9、更进一步地，将c/c-sic复合材料的密度控制在1.6g/cm3，使基材表面和内部均沉积有碳化硅涂层。该密度下使炭纤维表面得到充分覆盖。在1400℃的温度下沉积的碳化硅相比于低温沉积更有利于生长后的涂层更耐氢气刻蚀。小于500pa的低压沉积有利于涂层生长到基材内部。

技术特征：

1.一种用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述外遮挡环为c/c-sic复合材料，所述内遮挡环为石墨经化学气相沉积sic的涂层件。

3.根据权利要求2所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述外遮挡环和所述石墨底座均为圆环形结构，所述外遮挡环和所述石墨底座沿轴线方向的截面的端面之间的距离为l1，且l1的取值范围为[2mm，4mm]。

4.根据权利要求3所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述内遮挡环为z字形圆环结构，其中，所述内遮挡环的上部从所述第一环形凸起的顶部延伸到所述外遮挡环的上侧，所述内遮挡环的下部朝向所述第一环形凸起的内侧延伸。

5.根据权利要求4所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述内遮挡环的上部的下侧面与所述外遮挡环的上侧面之间的距离为l2，且l2的取值范围为[2mm，5mm]。

6.根据权利要求4所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述内遮挡环的上部包括位于所述第一环形凸起两侧的第一端面和第二端面，其中，所述第一端面和所述第二端面之间的距离为l3，且l3<10mm。

7.根据权利要求6所述的用于承载外延片的复合式载盘，其特征在于，所述石墨底座还包括设置于石墨底座顶部的第二环形凸起，其中，所述内遮挡环的下部设置于所述第一环形凸起和所述第二环形凸起之间。

8.一种c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:

9.根据权利要求8所述的c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述对选取的炭毡进行去胶，包括：

10.根据权利要求9所述的c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述通过cvi沉积pyc涂层获取c/c预制体，包括：

11.根据权利要求10所述的c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述将c/c预制体通过cvi沉积sic涂层以获取c/c-sic复合材料，包括：

12.根据权利要求9所述的c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述通过cvi沉积pyc涂层获取c/c预制体，包括：

13.根据权利要求12所述的c/c-sic复合材料的制备方法，其特征在于，所述将c/c预制体通过cvi沉积sic涂层以获取c/c-sic复合材料，包括：

技术总结
本披露公开了一种用于承载外延片的复合式载盘及C/C‑SiC复合材料的制备方法。所述用于承载外延片的复合式载盘包括石墨底座、外遮挡环和内遮挡环。所述石墨底座包括设置于石墨底座顶部的第一环形凸起；所述外遮挡环环形套设于所述石墨底座上的所述第一环形凸起的外侧；所述内遮挡环设置于所述石墨底座上的所述第一环形凸起处；其中，所述外遮挡环和所述内遮挡环配合以包覆所述第一环形凸起，所述外延片设置于所述石墨底座上的所述内遮挡环之间。如此解决了化学气相沉积形成的碳化硅遮挡环开裂的问题以及薄片石墨变形的问题。

技术研发人员：刘昱岐,胡洪雨,李义,杜伟华,李毕庆
受保护的技术使用者：湖南三安半导体有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24