一種碳化硅單晶片的鍍膜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種碳化硅單晶片的鍍膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以SiC及GaN為代表的寬禁帶材料，是繼Si和GaAs之后的第三代半導(dǎo)體。與Si及GaAs相比，SiC具有寬禁帶(2.2?3.3eV, Si的2?3倍)、高熱導(dǎo)率(Si的3?3.3倍)、高擊穿場強(qiáng)(4X106V/cm, Si的10倍)、高飽和電子漂移速率(2.5X 107cm/s，Si的2.5倍)、化學(xué)穩(wěn)定，高硬度抗磨損，以及高鍵合能等優(yōu)點(diǎn)。所以SiC特別適合于制造高溫、高頻、高功率、抗輻射、抗腐蝕的電子器件。SiC器件可用于人造衛(wèi)星、火箭、雷達(dá)與通訊、空天飛行器、海洋勘探、地震預(yù)報(bào)、石油鉆井、機(jī)械加工以及汽車電子化等重要領(lǐng)域。此外，六方SiC與GaN晶格和熱膨脹相匹配，目前是制造高亮度GaN發(fā)光和激光二極管的理想襯底材料。
[0003]目前原則上用氣相法生長SiC晶體的籽晶采用粘接的方法，粘接的籽晶在重壓下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的技術(shù)，此技術(shù)得到的籽晶進(jìn)行生長給晶體生長的過程帶來不可預(yù)料的結(jié)果:
[0004]一，由于籽晶與背面石墨層屬于兩種不同的材料，此兩種材料的熱膨脹系數(shù)相差較大，這樣造成生長的晶體應(yīng)力較大，從而造成生長的晶錠容易出現(xiàn)裂紋，以及出爐時容易開裂。
[0005]二、由于粘接的膠痕不均勻，晶體生長前期存在局部的溫場差異，致使籽晶接種出現(xiàn)多型的現(xiàn)象。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的之一在于提供一種碳化硅單晶片的鍍膜方法，在籽晶表面沉積一層碳膜，在鍍膜后的籽晶能夠有效的克服上述單晶生長前期存在的缺點(diǎn)，根據(jù) PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)方法的原理，方便地控制單晶片鍍膜層的厚度，同時批量的進(jìn)行籽晶鍍膜，而無需進(jìn)行大的設(shè)備改造，即可獲得優(yōu)異的單晶生長籽晶源?？梢院艽蟪潭鹊奶岣邌尉L的前期質(zhì)量。本實(shí)用新型的目的之二在于提供了實(shí)現(xiàn)上述鍍膜方法的鍍膜裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一種碳化硅單晶片的鍍膜方法，該方法包括如下步驟:
[0008]步驟I)將碳化硅晶片置于真空度為10_2Pa的石墨處理腔內(nèi)；
[0009]步驟2)向所述石墨處腔內(nèi)充入60000Pa惰性氣體；
[0010]步驟3)通過感應(yīng)線圈對石墨處理腔進(jìn)行耦合加熱，經(jīng)過預(yù)定時間后緩慢降低石墨處理腔內(nèi)的壓力至1000Pa-3000Pa ；
[0011]步驟4)維持石墨處理腔內(nèi)的壓力，向腔內(nèi)充入惰性氣體和甲烷氣體，甲烷氣體裂解后在碳化硅晶片表面形成碳膜。
[0012]進(jìn)一步，通過控制所述步驟3)和步驟4)中所述石墨處理腔內(nèi)的壓力來控制所述碳膜的厚度，壓力越大碳膜層越薄，壓力越小碳膜層越厚。
[0013]進(jìn)一步，對從所述石墨處理腔內(nèi)排出的氣體進(jìn)行燃燒處理。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟3)中的預(yù)定時間為30分鐘。
[0015]進(jìn)一步，所述惰性氣體為氬氣。
[0016]一種實(shí)現(xiàn)上述方法的碳化硅單晶片的鍍膜裝置，該裝置包括爐體，所述爐體外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)線圈，爐體內(nèi)設(shè)置有石墨處理腔，碳化硅晶片置于所述石墨處理腔內(nèi)，爐體上設(shè)置有連接石墨處理腔的進(jìn)氣口和抽氣口，所述進(jìn)氣口和所述抽氣口上設(shè)置有閥門，所述閥門閉合時石墨處理腔內(nèi)氣密封。
[0017]進(jìn)一步，所述石墨處理腔的腔壁外側(cè)包覆有保溫隔熱材料。
[0018]進(jìn)一步，所述保溫隔熱材料外側(cè)設(shè)置有水冷夾層，所述水冷夾層由雙層石英管構(gòu)成，在該石英管的內(nèi)層和外層之間通有冷卻水。
[0019]進(jìn)一步，與所述抽氣口連接有機(jī)械泵，在所述機(jī)械泵的出口端設(shè)置有點(diǎn)火器。
[0020]本實(shí)用新型的碳化硅單晶片的鍍膜方法和裝置是將石墨處理腔置于雙層水冷的石英管內(nèi)，僅在石墨處理腔與內(nèi)層石英管之間加必要的保溫材料，而無需很大的真空室。水冷夾層用來通冷卻水冷石英管內(nèi)壁的石墨處理腔。通過抽氣口可以進(jìn)行抽氣和排氣，通過閥門的開度以達(dá)到維持石墨處理腔的壓力。石墨處理腔處于處理裝置中心，周圍的絕熱材料用于保溫，外層是感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈中的電流可以通過絕熱材料直接在石墨處理腔上耦合出感應(yīng)電流，從而達(dá)到將處理室加熱到晶片鍍膜所需的1100-1900°C的溫度。該方法和裝置的特點(diǎn)是可以方便通過調(diào)整進(jìn)氣流量的配比，壓力的大小，鍍膜時間的長短，改變處理腔內(nèi)晶片鍍膜層厚度目的；同時由于石英管空間的減少，使得石墨處理腔內(nèi)的熱交換效率大大提高，感應(yīng)線圈的尺寸可以設(shè)計(jì)得較大，而石墨處理腔尺寸在加大范圍內(nèi)變化，兩者仍然可以有好的耦合，從而無需進(jìn)行大的設(shè)備改造，即可批量的進(jìn)行晶片鍍膜。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面，參考附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0023]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。
[0024]如圖1所示為一種碳化硅單晶片的鍍膜裝置，該裝置包括爐體，爐體外側(cè)設(shè)置有感應(yīng)線圈5，爐體包括上法蘭2、雙層石英管4和下法蘭3，雙層石英管4的夾層3內(nèi)通有冷卻水，雙層石英管4內(nèi)設(shè)置有石墨處