一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构与粘接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114395803A(43)申请公布日2022.04.26(21)申请号202210038994.0(22)申请日2022.01.13(71)申请人浙江大学地址310012浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人皮孝东张乃夫杨德仁(74)专利代理机构杭州裕阳联合专利代理有限公司33289代理人盛影影(51)Int.Cl.C30B29/36(2006.01)C30B23/00(2006.01)C30B33/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构与粘接方法(57)摘要本发明公开了一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构与粘接方法，包括籽晶托、籽晶与缓冲层，所述籽晶边缘设有环形保护层，所述环形保护层的宽度小于所述缓冲层与所述籽晶托的半径差。采用本发明的籽晶粘接结构，籽晶与坩埚内壁之间不留空隙但却不是直接接触的，籽晶边缘温度不会过高，分解升华的概率大大降低，可以有效抑制碳化硅籽晶的背向分解。本发明在不改变籽晶粘接工艺的情况下，仅改变粘接材料的结构布局，就能有效减少SiC籽晶边缘烧蚀和晶体中空洞缺陷的出现，简单易行，设用于各种籽晶粘接工艺。CN114395803ACN114395803A权利要求书1/1页1.一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构，包括籽晶托、籽晶与缓冲层，其特征在于，所述籽晶边缘设有环形保护层，所述环形保护层的宽度小于所述缓冲层与所述籽晶托的半径差。2.根据权利要求1所述的一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构，其特征在于，所述环形保护层的厚度大于所述缓冲层的厚度，所述环形保护层的厚度小于所述籽晶与所述缓冲层的厚度之和。3.根据权利要求1所述的一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构，其特征在于，所述籽晶通过所述环形保护层与坩埚内壁间接接触。4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构，其特征在于，所述环形保护层的材料为延展性好且熔点高的材料。5.根据权利要求4所述的一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构，其特征在于，所述环形保护层的材料包括石墨纸、钨、钽、铌中的一种。6.一种坩埚盖，其特征在于，采用权利要求1‑5任一项所述的粘接结构，包括坩埚盖，所述坩埚盖由籽晶与等径环组成，所述等径环上设有台阶。7.根据权利要求6所述的一种坩埚盖，其特征在于，所述缓冲层与所述环形保护层被籽晶托压在所述等径环的台阶上。8.一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接方法，其特征在于，所述粘接方法为：采用权利要求1‑5任一项所述的粘接结构，将缓冲层粘接至籽晶托上，将籽晶粘接到缓冲层上，将环形保护层粘接到籽晶的外围，最后将籽晶托与等径环安装好，进行正常的物理气相传输法生产碳化硅晶体。2CN114395803A说明书1/4页一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构与粘接方法技术领域[0001]本发明属于碳化硅晶体生长的辅助技术领域，尤其涉及一种减少碳化硅籽晶背向升华的粘接结构与粘接方法。背景技术[0002]物理气相传输法(PhysicalVaporTransport,PVT)是目前生长大尺寸碳化硅(SiC)单晶衬底的主流方法，该方法的基本原理是SiC原料在高温区分解，在温度梯度的驱动下，传输至籽晶低温区结晶析出。其中籽晶的固定方式大多采用粘接剂(有机胶)将籽晶粘接在籽晶托(坩埚盖的一部分)上。目前籽晶粘接技术的主要问题就是晶体生长过程中籽晶背面存在反向分解现象，而且籽晶边缘分解程度更严重。可能的原因有两点：其一，由于热是从坩埚外向内传输的，籽晶边缘靠近高温的坩埚内壁，相交中心区域的籽晶，籽晶边缘的背向分解升华更易发生。其二，由于粘接剂在高温下会分解产生气泡，籽晶背面和籽晶托之间因气泡而导致温度分布不一样。气泡区域的温度相对较高，籽晶背面优先在气泡区域发生反向分解升华，由此在籽晶中形成热分解腔，而且流失的大多是Si组分因而热分解腔中会残留石墨C。同时热分解腔会向晶体内部延伸造成空洞缺陷(如图1所示)。[0003]目前PVT法生长碳化硅晶体采用的加热方法，热量都是从外向里传输的。在传统结构中，籽晶与坩埚内壁紧密结合(如图2所示)，由此籽晶边缘的温度过高导致籽晶边缘背向升华严重。但如果籽晶与坩埚内壁留有较大空隙(如图3所示)，则气相组分会逸至籽晶托处形成多晶。由于多晶比单晶的生长速率快，最终多晶将围绕籽晶四周抑制单晶径向生长，甚至向内延伸减小单晶区域。[0004]受限于目前的籽晶粘接工艺，籽晶与籽晶托之间不可避免存在气泡，气泡区域的温度相对碳化硅粘结剂区域的较高，同时气孔区域也为籽晶分解的气相组分Si2C、SiC2、Si提供存储空间，由此籽晶在气泡区域发生背面升华造成六方空洞缺陷。[0005]中国专