CN110828365A - 退火组件及退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种退火组件及退火方法。其中，所述组件包括：承载面，用于放置所述待退火件；其中，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与待退火件的面积相同；至少一个支架，用于固定所述承载面。该组件可以增强退火的均匀性，并且只需一次退火便可，避免了复杂的退火流程，从而提升了工艺效率，同时也避免了传统托盘由于温差导致的碎裂现象。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种退火组件及退火方法。
背景技术
在功率器件加工中，注入激活、欧姆接触和肖特基接触都需要快速退火。以SiC器件为例，在退火处理时，通常需要将SiC器件固定在托盘上，具体地，在托盘上开设有用于放置SiC器件的凹槽，将SiC放置在凹槽内。SiC器件快速退火采用硅工艺专用快速退火炉，采用卤素灯热辐射加热。由于SiC晶圆热辐射透射率接近1，常在非退火面沉积SiO2或放置导热性良好的托盘吸收辐射热量，然后由SiO2层或托盘以热传导的方式加热晶圆退火。沉积SiO2方式退火增加了沉积SiO2、退火金属面保护和去除SiO2等工序，降低了工艺效率。
采用耐高温的石墨涂覆SiC或纯SiC材质托盘退火，能有效的保证退火均匀性，避免SiC晶圆沾污，但常出现托盘碎裂现象。经分析原因为：为放置晶圆，托盘上挖有凹槽，没有挖槽的地方直接通过吸收热辐射升温，挖槽的地方放置表面沉积金属的SiC晶圆，降低了吸收热辐射的效率，随着将近100℃/S的速度升温，托盘有槽和无槽区会出现巨大的温差，从而导致托盘边缘的温度比托盘其他位置的温度高，致使晶圆边缘温度高于其他区域，导致退火不均匀，而且由于巨大的温差，托盘容易碎裂。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种退火组件及退火方法，以解决退火不均匀、托盘易碎裂、退火流程复杂的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种退火组件，包括：
承载面，用于放置待退火件；其中，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同；
至少一个支架，用于固定所述承载面。
本发明实施例提供的退火组件，通过将所述待退火件放置于所述承载面，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同，使得所述待退火件在退火时受热均匀，从而增强了退火的均匀性，并且只需一次退火便可，避免了复杂的退火流程，从而提升了工艺效率，同时也降低了传统托盘由于温差导致的碎裂现象。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述承载面的材质为不透明材质。
由于待退火件一般不能直接通过热辐射吸热，而选择不透明材质的所述承载面，可以有效吸收热辐射并通过热传导的方式对所述待退火件进行加热，提高了升温效率。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述承载面与所述待退火件接触的表面的材质与所述待退火件的材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质。
由于退火需要高温，为了避免所述承载面在高温条件下分解出不利于所述退火件的物质，所以在所述承载面与所述待退火件接触的表面选用与所述待退火件材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，可以有效保证所述待退火件不会被污染而影响所述待退火件的产品性能；从另一方面来看，所述承载面与所述待退火件接触的表面选用与所述待退火件材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，也可以延长所述承载面的使用寿命，从而节约工艺成本。
结合第一方面，第一方面第一实施方式或第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述承载面的厚度小于等于1mm。
理论上来说，所述承载面的厚度越薄，退火过程中升温的速率就越快，但是过薄容易碎裂，过厚会导致加热的效率低，同时也增大了加热负荷，因此，选择所述承载面的厚度为小于等于1mm。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述支架包括：
底座；
定位部，固定在所述底座上；
支撑部，垂直固定在所述定位部上；其中，所述支撑部用于固定所述承载面与所述待退火件。
所述支架用于在退火过程中固定所述承载面与所述待退火件，避免了所述承载面与所述待退火件的移动，从而导致退火不理想的现象。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种退火方法，包括：
提供第一方面所述退火组件；
将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上；
对所述待退火件进行退火处理。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，其中，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同，选用不透明材质并在所述承载面与所述待退火件接触的表面选用于所述待退火件一样的材质或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，且厚度足够薄，可以增强退火的均匀性，提高升温效率，且不会影响所述待退火件的产品性能，并且只需一次退火便可，避免了复杂的退火流程，从而提升了工艺效率，同时也降低了传统托盘由于温差导致的碎裂现象。
结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述对所述待退火件进行退火处理，包括：
对所述待退火件进行一次退火处理。
结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述对所述待退火件进行一次退火处理，包括：
向所述退火腔室内通入退火气体并升温至第一预设温度；
经过预设时间后，开始降温；
在所述退火腔室内的温度降至第二预设温度时，停止通入所述退火气体，取出退火处理后的所述待退火件。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，只需向退火腔室内通入退火气体并升温至第一预设温度，经过预设时间后，开始降温，并在所述退火腔室内的温度降至第二预设温度时，停止通入所述退火气体，取出经过退火处理后的所述待退火件，不仅增强了退火均匀性，也提升了退火工艺效率。
结合第二方面第二实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述第一预设温度为850℃至1200℃；所述第二预设温度为小于200℃。
结合第二方面第二实施方式或第二方面第三实施方式，在第二方面第四实施方式中，所述预设时间为3至5min。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，其中，所述退火处理包括：向所述退火腔室内通入退火气体并升温到850℃至1200℃，经过3至5min后，开始降温，在温度降至200℃以下后停止通入所述退火气体并取出经过退火处理后的所述待退火件。该方法可以增强退火的均匀性，提高升温效率，且不会影响所述待退火件的产品性能，避免了复杂的退火流程，从而提升了退火工艺效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的退火组件的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的支架结构示意图；
图3是根据本发明实施例的支架的俯视图；
图4是根据本发明实施例的退火方法流程图；
图5是根据本发明实施例的退火方法完整流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中提供了一种退火组件，图1是根据本发明实施例的退火组件的结构示意图，如图1所示，该组件包括：
承载面10，用于放置待退火件；其中，所述承载面10在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同；
至少一个支架20，用于固定所述承载面10。
其中，所述承载面10的形状与待退火件的形状保持一致，并不限于图1；所述支架20的结构也不限于图1，例如可以是三角支架、圆形托盘支架等。
本发明实施例提供的退火组件，通过将所述待退火件放置于所述承载面，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同，可以增强退火的均匀性，并且只需一次退火便可，避免了复杂的退火流程，从而提升了工艺效率，同时也降低了传统托盘由于温差导致的碎裂现象。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，所述承载面的材质为不透明材质。
具体地，所述不透明材质为石墨。由于待退火件一般不能直接通过热辐射吸热，而选择石墨材质的所述承载面，可以有效吸收热辐射并通过热传导的方式对所述待退火件进行加热，提高了升温效率。需要说明的是，所述不透明材质并不限于是石墨，也可以是其他能够在退火高温下稳定且不会对所述待退火件造成沾污的材质。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，所述承载面与所述待退火件接触的表面的材质与所述待退火件的材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质。
在一个具体实施例中，所述待退火件为碳化硅晶圆，所述承载面选用石墨材质，为了不给所述碳化硅晶圆造成沾污，所以在所述承载面与所述待退火件接触的表面涂覆一层碳化硅。
由于退火需要高温，为了避免所述承载面在高温条件下分解出不利于所述退火件的物质，所以在所述承载面与所述待退火件接触的表面选用与所述待退火件材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，可以有效保证所述待退火件不会被污染而影响所述待退火件的产品性能；从另一方面来看，所述承载面与所述待退火件接触的表面选用与所述待退火件材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，也可以延长所述承载面的使用寿命，从而节约工艺成本。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，所述承载面的厚度小于等于1mm。
具体地，理论上来说，所述承载面的厚度越薄，退火过程中升温的速率就越快，但是过薄容易碎裂，过厚会导致加热的效率低，同时也增大了加热负荷，故而，选择所述承载面的厚度为小于等于1mm。
图2是根据本发明实施例的支架结构示意图，作为本发明实施例的另外一种可选实施方式，如图2所示，所述支架20包括：底座21，定位部22，固定在所述底座上，支撑部23，垂直固定在所述定位部22上，其中，所述支撑部23用于固定所述承载面与所述待退火件。
具体地，选用至少2个所述支架20，用于在退火过程中固定所述承载面与所述待退火件，避免了所述承载面与所述待退火件的移动，从而导致退火不理想的现象。所述支架20的结构形式不限于图2，例如可以是三角形支架、圆形托盘支架等，当所述支架20的结构形式发生改变时，退火时所需要的数量也会有所改变。
具体地，所述支架20的俯视图如图3所示，为了防止所述支架20在高温退火中出现损坏或分解等导致退火不理想，因此在本实施例中，所述支架20的材质选择石英材质，需要说明的是，所述支架20的材质并不限于石英材质，也可以是在退火高温下稳定且不会对所述待退货件造成沾污的其他材质。
本发明实施例还提供了一种退火方法，如图4所示，所述方法包括如下步骤：
S11，提供退火组件。
所述退火组件为图1所示的退火组件，包括：承载面10和支架20。
S12，将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上。
具体地，取至少2个图2所示的支架20围绕退火腔室的中心位置放置；将所述退火组件中的所述承载面10放置于所述支架20上，调节所述支架20的位置，保证所述承载面10的中心位于所述退火腔室的中心；将所述待退货件放置于所述承载面10上。需要说明的是，在本发明实施例中，所述承载面10的中心位于所述退火腔室的中心时，退火效果最好，并不限于一定要将所述承载面中心位于所述退火腔室的中心。
S13，对所述待退火件进行退火处理。
具体地，在对所述待退火件进行退火处理之前，对所述待退火件与所述承载面非接触的面溅射或蒸发金属镍、金属钛或其他金属，以在所述待退火件表面形成欧姆接触或肖特基接触。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，其中，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同，选用不透明材质并在所述承载面与所述待退火件接触的表面选用于所述待退火件一样的材质或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质，且厚度足够薄，可以增强退火的均匀性，提高升温效率，且不会影响所述待退火件的产品性能，并且只需一次退火便可，避免了复杂的退火流程，从而提升了工艺效率，同时也降低了传统托盘由于温差导致的碎裂现象。
进一步地，如图5所示，所述S13包括：对所述待退火件进行一次退火处理，具体由如下步骤来实现：
S131，向所述退火腔室内通入退火气体并升温至第一预设温度。
具体地，所述退火气体可以是氩气、氮气、氮氩混合气体或其他惰性气体，目的是在退火时保证所述待退火件不被氧化。
S132，经过预设时间后，开始降温。
S133，在所述退火腔室内的温度降至第二预设温度时，停止通入所述退火气体，取出退火处理后的所述待退火件。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，只需向退火腔室内通入退火气体并升温至第一预设温度，经过预设时间后，开始降温，在所述退火腔室内的温度降至第二预设温度时，停止通入所述退火气体并取出经过退火处理后的所述待退火件，不仅增强了退火均匀性，也提升了退火工艺效率。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，所述第一预设温度为850℃至1200℃；所述第二预设温度为小于200℃。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，所述预设时间为3至5min。
本发明实施例提供的退火方法，通过将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上进行退火处理，其中，所述退火处理包括：向所述退火腔室内通入退火气体并升温到850℃至1200℃，经过3至5min后，开始降温，在温度降至200℃以下后停止通入所述退火气体，取出经过退火处理后的所述待退火件。该方法可以增强退火的均匀性，提高升温效率，且不会影响所述待退火件的产品性能，且采用一次退火，避免了复杂的退火流程，从而提升了退火工艺效率。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种退火组件，其特征在于，包括：
承载面，用于放置待退火件；其中，所述承载面在所述待退火件上的投影面积与所述待退火件的面积相同；
至少一个支架，用于固定所述承载面。
2.根据权利要求1所述的退火组件，其特征在于，所述承载面的材质为不透明材质。
3.根据权利要求2所述的退火组件，其特征在于，所述承载面与所述待退火件接触的表面的材质与所述待退火件的材质相同或其他不会在退火过程中对所述待退火件造成沾污的材质。
4.根据权利要求1－3中任一项所述的退火组件，其特征在于，所述承载面的厚度小于等于1mm。
5.根据权利要求1所述的退火组件，其特征在于，所述支架包括：
底座；
定位部，固定在所述底座上；
支撑部，垂直固定在所述定位部上；其中，所述支撑部用于固定所述承载面与所述待退火件。
6.一种退火方法，其特征在于，包括：
提供权利要求1－5中任一项所述的退火组件；
将所述退火组件放置于退火腔室内，且将待退火件放置于所述退火组件的承载面上；
对所述待退火件进行退火处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述待退火件进行退火处理，包括：
对所述待退火件进行一次退火处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述待退火件进行一次退火处理，包括：
向所述退火腔室内通入退火气体并升温至第一预设温度；
经过预设时间后，开始降温；
在所述退火腔室内的温度降至第二预设温度时，停止通入所述退火气体，取出退火处理后的所述待退火件。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预设温度为850℃至1200℃；所述第二预设温度为小于200℃。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述预设时间为3至5min。
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