[发明专利]碳化硅籽晶与石墨盖的固定方法、石墨盖及生长工艺方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅籽晶与石墨盖的固定方法、石墨盖及生长工艺方法，包括：在碳化硅籽晶的固定面形成金刚石膜层；在石墨盖的粘接面上形成有机胶层；将碳化硅籽晶的背面与所述石墨盖的粘接面相对，使金刚石膜层与有机胶层粘接在一起；对粘接有碳化硅籽晶的石墨盖施加第一设定压力并加热至第一设定温度，使有机胶层固化为粘接石墨层，其中，第一设定温度低于金刚石发生石墨相变的温度。实现减少碳化硅单晶生长工艺过程中籽晶背面升华，提高碳化硅晶体的良品率。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，更具体地，涉及一种碳化硅籽晶与石墨盖的固定方法、石墨盖及生长工艺方法。

背景技术

碳化硅单晶材料普遍采用PVT(物理气相传输)法生长，在PVT法中，采用碳化硅粉料作为生长单晶的原料，将碳化硅籽晶粘接在石墨坩埚顶部(石墨盖)作为籽晶，通过电磁感应线圈加热石墨坩埚，石墨坩埚通过热传导将碳化硅原料加热至升华，气相碳化硅在轴向温度梯度作用下输送到籽晶位置开始生长，在特定温度下可生长单晶碳化硅。

目前，采用有机胶与石墨盖高温固化的方法粘接籽晶，但由于籽晶背面粘接胶涂覆不均匀、石墨盖粘接面加工表面粗糙度较高等因素，导致粘接后籽晶与石墨盖之间存在粘接气孔，很难控制有机层粘接质量来降低粘接层的空隙率。随着对碳化硅晶体生长的良品率需要越来越高，使用的籽晶也越来越大(当前市场主流6吋籽晶，个别厂家开始研发8吋碳化硅晶体生长)，控制粘接有机层的孔隙率变的越来越难，极大的影响碳化硅生长晶体的良品率与一致性，由于粘接气孔处导热极差，在晶体生长工艺过程中，会导致籽晶背面存在局部热点，这会促使籽晶背面局部分解升华(背面升华)并形成微小空洞，晶体在生长过程中，一部分空洞停留于籽晶或晶体内部(形成六方空洞)，而另一部分会在晶体中产生微管，极大的影响碳化硅晶体的良品率。

发明内容

本发明的目的是提出一种碳化硅籽晶与石墨盖的固定方法、石墨盖及生长工艺方法，实现提高碳化硅籽晶与石墨盖之间粘接质量，使碳化硅籽晶与石墨盖粘接的更为牢固、稳定。

第一方面，本发明提出了一种碳化硅籽晶与石墨盖的固定方法，包括：

在碳化硅籽晶的固定面上形成金刚石膜层；

在石墨盖的粘接面上形成有机胶层；

将所述碳化硅籽晶的固定面与所述石墨盖的粘接面相对，使所述金刚石膜层与所述有机胶层粘接在一起；

对粘接有所述碳化硅籽晶的所述石墨盖施加第一设定压力并加热至第一设定温度，使所述有机胶层固化为粘接石墨层，其中，所述第一设定温度低于金刚石发生石墨相变的温度。

可选地，所述在碳化硅籽晶的固定面形成金刚石膜层包括：

将所述碳化硅籽晶置于外延工艺腔室内；

将所述碳化硅籽晶加热至第二设定温度，并向所述外延工艺腔室中通入第一设定流量的氢气和第二设定流量的甲烷，以在所述碳化硅籽晶的固定面形成所述金刚石膜层。

可选地，所述对粘接有所述碳化硅籽晶的所述石墨盖施加第一设定压力并加热至第一设定温度包括：

将粘接有所述碳化硅籽晶的所述石墨盖放入真空热压炉内；

所述真空热压炉的施压机构对所述石墨盖施加的压力为所述第一设定压力，将所述石墨盖加热至所述第一设定温度，对所述石墨盖的热压时间为第一设定时长。

可选地，所述第一设定压力为3000N～10000N，所述第一设定温度700℃～1000℃。

可选地，所述第二设定温度900℃～1000℃，所述第一设定流量为100sccm～500sccm，所述第二设定流量为1sccm～10sccm；所述氢气和甲烷的纯度均为5N～9N。

可选地，所述第一设定时长为1h～10h。