CN107954719A - 一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，属于碳化硅技术领域。本发明设计了的用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，该用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法制备出来的SiC承载盘，能够很好的替代传统的承载盘，该方法得到SiC承载盘的密度高，抗弯强度大，常温热导率高。此外，该用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法工艺简单，成本较低，可实现工业化大规模生产，适合推广使用。

Description

一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于LED外延晶圆制程的碳化硅（SiC）承载盘制备方法，属于SiC陶瓷技术领域。
背景技术
发光二级管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是由众多PN结构造的具有不同功能的二级管中的一种，被广泛的应用于指示灯、显示屏等领域。
目前LED主要通过金属有机物化学气相沉积（MOCVD，Metal-organic ChemicalVapor Deposition）技术制备，其制备过程主要如下：将外延晶圆衬底（如GaAs、GaP、InP、Si、SiC及蓝宝石等）放入承载盘（wafer carrier）的凹槽中，连同承载盘一起放入MOCVD反应室内，衬底和承载盘被一起加热到一定温度，反应室内通入有机金属化合物和五族气体，高温裂解后在晶圆衬底上重新聚合形成LED外延层。反应室是所有气体混合及发生反应的地方，通常由不锈钢或者石英制成，而室内承载盘必须能够快速有效吸收加热器所提供的热量使衬底达到薄膜生长时所需要的温度，而且还不能与反应气体发生反应。在LED外延晶圆制备过程中，MOCVD反应生成物除了沉积于晶圆上外，也会沉积附着在承载晶圆的承载盘上，而这些沉积物往往成为后续制造工艺中的微粒污染源，进而影响以后产品的成品率，因此在结束沉积反应后，会首先进行清洗程序，以便使沉积环境保持最佳情况，减少反应室及承载盘的微粒数量。
目前，LED晶圆承载盘主要是石墨或石英材质制成，具有一定的强度，但是在化学气相沉积反应及清洗程序时，所使用等离子体或者化学物质会对晶圆承载盘产生一定的损害，大大降低了承载盘的使用寿命和周期，这样势必增加整体制备成本，对于生产商而言成为当前一个待突破的问题。具有高热导，高耐腐蚀性且对半导体无害的SiC材料备受关注，如果SiC陶瓷材料替代石英玻璃材料或石墨材料承载盘应用于半导体行业，就可以解决它们经常更换的问题，从而降低环境负荷和生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法制备出来的SiC承载盘，能够很好的替代传统的承载盘，该方法得到SiC承载盘的密度高，抗弯强度大，常温热导率高。此外，该用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法工艺简单，成本较低，可实现工业化大规模生产，适合推广使用。
发明内容
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，包括以下步骤：
（1）以SiC粉体、B4C粉体、碳黑和酚醛树脂为原料制备成混合粉体；其中的SiC粉体中的氧含量小于等于SiC粉体重量的1.5%，SiC粉体中的铁含量小于等于SiC粉体重量的0.02%；在混合粉体中，B4C粉体的重量小于等于混合粉体总重量的 0.5%、碳黑的重量小于等于混合粉体总重量的2%、酚醛树脂的重量占混合粉体总重量的1-5%；
（2）将步骤（1）制备好的混合粉体中加水配成固含量为40-45%（重量百分比）的浆料，进行球磨混合；
（3）将步骤（2）球磨混合后的浆料烘干，再 研磨粉碎后过筛，将得到的粉体干压成型和等静压成型；
（4）根据晶圆承载盘的设计，以及陶瓷烧结特性，通过数控和机械加工的方法获得需要的形状和尺寸的半成品；
（5）将步骤（4）制备出的半成品真空脱粘后，在常压惰性气氛条件下烧结，烧结温度为1900-2300℃，保温时间为1-2小时，并在惰性气氛条件下自然冷却，即制备成用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘。
优选的所述步骤（1）中SiC粉体的粒径为0.1-1微米。
优选的所述步骤（1）中B4C粉体和碳黑的含量可以同时为0。
优选的所述步骤（1）中碳黑和酚醛树脂裂解碳量总量小于等于混合粉体总重量的2%。
优选的所述步骤（2）中球磨混合以SiC球作为研磨球。
优选的所述步骤（3）中干压成型的压力为15-100兆帕。
优选的所述步骤（3）中等静压的压力为150-210兆帕。
本发明设计了一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法制备出来的SiC承载盘，能够很好的替代传统的承载盘，该方法得到SiC承载盘的密度高，抗弯强度大，常温热导率高。此外，该用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法工艺简单，成本较低，可实现工业化大规模生产，适合推广使用。
具体实施方式
具体实施例一，一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，包括以下步骤：
（1）以SiC粉体、B4C粉体、碳黑和酚醛树脂为原料制备成混合粉体；其中的SiC粉体中的氧含量为SiC粉体重量的1%，SiC粉体中的铁含量为SiC粉体重量的0.01%；在混合粉体中，B4C粉体的重量为混合粉体总重量的 0.4%、碳黑的重量为混合粉体总重量的1%、酚醛树脂的重量占混合粉体总重量的3%；
（2）将步骤（1）制备好的混合粉体中加水配成固含量为42%（重量百分比）的浆料，进行球磨混合；
（3）将步骤（2）球磨混合后的浆料烘干，再 研磨粉碎后过筛，将得到的粉体干压成型和等静压成型；
（4）根据晶圆承载盘的设计，以及陶瓷烧结特性，通过数控和机械加工的方法获得需要的形状和尺寸的半成品；
（5）将步骤（4）制备出的半成品真空脱粘后，在常压惰性气氛条件下烧结，烧结温度为2000-2100℃，保温时间为1.5小时，并在惰性气氛条件下自然冷却，即制备成用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘。
所述步骤（1）中SiC粉体的粒径为0.1-1微米。
所述步骤（2）中球磨混合以SiC球作为研磨球。
所述步骤（3）中干压成型的压力为60兆帕。
所述步骤（3）中等静压的压力为180兆帕。
具体实施例二，一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，包括以下步骤：
（1）以SiC粉体、B4C粉体、碳黑和酚醛树脂为原料制备成混合粉体；其中的SiC粉体中的氧含量为SiC粉体重量的1.1%，SiC粉体中的铁含量为SiC粉体重量的0.015%；在混合粉体中， B4C粉体的重量为混合粉体总重量的 0.4%、碳黑的重量为混合粉体总重量的1.5%、酚醛树脂的重量占混合粉体总重量的4%；
（2）将步骤（1）制备好的混合粉体中加水配成固含量为43%（重量百分比）的浆料，进行球磨混合；
（3）将步骤（2）球磨混合后的浆料烘干，再 研磨粉碎后过筛，将得到的粉体干压成型和等静压成型；
（4）根据晶圆承载盘的设计，以及陶瓷烧结特性，通过数控和机械加工的方法获得需要的形状和尺寸的半成品；
（5）将步骤（4）制备出的半成品真空脱粘后，在常压惰性气氛条件下烧结，烧结温度为2100-2200℃，保温时间为1.8小时，并在惰性气氛条件下自然冷却，即制备成用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘。
所述步骤（1）中SiC粉体的粒径为0.1-1微米。
所述步骤（1）中B4C粉体和碳黑的含量可以同时为0。
所述步骤（1）中碳黑和酚醛树脂裂解碳量总量小于等于混合粉体总重量的2%。
所述步骤（2）中球磨混合以SiC球作为研磨球。
所述步骤（3）中干压成型的压力为80兆帕。
所述步骤（3）中等静压的压力为200兆帕。
本发明设计了一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法制备出来的SiC承载盘，能够很好的替代传统的承载盘，该方法得到SiC承载盘的密度高，抗弯强度大，常温热导率高。此外，该用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法工艺简单，成本较低，可实现工业化大规模生产，适合推广使用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，包括以下步骤：
（1）以SiC粉体、B4C粉体、碳黑和酚醛树脂为原料制备成混合粉体；其中的SiC粉体中的氧含量小于等于SiC粉体重量的1.5%，SiC粉体中的铁含量小于等于SiC粉体重量的0.02%；在混合粉体中，B4C粉体的重量小于等于混合粉体总重量的 0.5%、碳黑的重量小于等于混合粉体总重量的2%、酚醛树脂的重量占混合粉体总重量的1-5%；
（2）将步骤（1）制备好的混合粉体中加水配成固含量为40-45%（重量百分比）的浆料，进行球磨混合；
（3）将步骤（2）球磨混合后的浆料烘干，再 研磨粉碎后过筛，将得到的粉体干压成型和等静压成型；
（4）根据晶圆承载盘的设计，以及陶瓷烧结特性，通过数控和机械加工的方法获得需要的形状和尺寸的半成品；
（5）将步骤（4）制备出的半成品真空脱粘后，在常压惰性气氛条件下烧结，烧结温度为1900-2300℃，保温时间为1-2小时，并在惰性气氛条件下自然冷却，即制备成用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中SiC粉体的粒径为0.1-1微米。
3.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中B4C粉体和碳黑的含量可以同时为0。
4.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中碳黑和酚醛树脂裂解碳量总量小于等于混合粉体总重量的2%。
5.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨混合以SiC球作为研磨球。
6.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中干压成型的压力为15-100兆帕。
7.根据权利要求1所述的一种用于LED外延晶圆制程的SiC承载盘制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中等静压的压力为150-210兆帕。
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