CN115992383A - 一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，特别是涉及一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，称取一定数量的碳化硅粉末、氧化铝、氧化锆、有机树脂和阻燃剂，并加入通过RO膜过滤的去离子纯水，再启动搅拌机，使搅拌机将原料进行充分混合，得到碳化硅涂层；本发明利用通过使用表面粗糙度较高的磨具对风干完成后的碳化硅涂层进行打磨，使石墨载盘表面的碳化硅涂层表面光滑且平整，避免在烧结过程中碳化硅涂层表面容易出现粘结很紧、块度大且杂质多的粘结物，降低在后续打磨的过程中对磨具的损耗，从而达到减少石墨载盘的生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及纯碱生产技术领域，特别是涉及一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法。
背景技术
碳化硅外延生长是指在单晶衬底上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，如同原来的晶体向外延伸了一段，为了制造高频大功率器件，需要减小集电极串联电阻，又要求材料能耐高压和大电流，因此需要在低阻值衬底上生长一层薄的高阻外延层，外延生长的新单晶层可在导电类型、电阻率等方面与衬底不同，还可以生长不同厚度和不同要求的多层单晶，从而大大提高器件设计的灵活性和器件的性能，在生产过程中，大多采用气相外延法进行外延生长，通过在反应室进行高温化学反应，使含硅反应气体还原或热分解，所产生的硅原子在衬底硅表面上外延生长，硅片外延生长时，为了提高外延生长环境的洁净程度，避免石墨载盘自身在高温环境下析出杂质元素，需要用涂层将石墨载盘覆盖。
现有的石墨载盘一般是通过在表面喷涂碳化硅涂层来进行防护的，抗热震能力强，使用寿命长，但是现有的碳化硅涂层在烧结前一般不会进行打磨，导致石墨载盘表面喷涂的碳化硅涂层表面参差不齐，在高温烧结的过程中，碳化硅涂层表面容易出现粘结很紧、块度大且杂质多的粘结物，在后续打磨的过程中对磨具的损耗提高，石墨载盘的生产成本提高，为此我们提出一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，避免了由于现有的碳化硅涂层在烧结前一般不会进行打磨，导致石墨载盘表面喷涂的碳化硅涂层表面参差不齐，在高温烧结的过程中，碳化硅涂层表面容易出现粘结很紧、块度大且杂质多的粘结物，在后续打磨的过程中对磨具的损耗提高，装置的生产成本提高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，该方法包括步骤如下：
步骤S1：称取碳化硅25～30％的碳化硅、10～25％的氧化铝、10～25％的氧化锆、20～30％的有机树脂和1～10％的阻燃剂，并加入通过RO膜过滤的去离子纯水，待原料完全浸湿后，启动搅拌机将原料进行充分混合，得到碳化硅涂层；
步骤S2：使用喷枪将碳化硅涂层均匀的喷涂在石墨载盘的一面上，并放置在无尘烘干室内自然风干24小时，风干完成后对石墨载盘的另一面进行喷涂，并继续放置在无尘烘干室内自然风干24小时，碳化硅涂层在石墨载盘表面凝固硬化；
步骤S3：使用打磨机对石墨载盘表面的碳化硅涂层进行打磨，将碳化硅涂层打磨至光滑平整；
步骤S4：通过启动红外辐照加热设备，对烧结炉进行预热，炉内温度保持在200℃-250℃左右；
步骤S5：将石墨载盘放入烧结炉内部，使用电加热设备将炉内温度提升至1800℃-2000℃，并使用加压装置向炉内施加1-3MPa的压力烧结4小时以上，烧结完成后自然冷却；
步骤S6：再次使用打磨设备，将碳化硅涂层表面上凸起的杂质粘结物进行打磨和去除。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S1中，所述有机树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚芳基有机硅树脂和聚烷基芳基有机硅树脂中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S1中，所述阻燃剂为聚硅硼氧烷阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂、十溴二苯乙烷阻燃剂中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S1中，所述RO膜的孔径为0.0001微米，在压力作用下通过逆渗透原理对水进行过滤。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S2中，所述无尘室的防尘等级为1000级。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S3中，所述对碳化硅涂层进行首次打磨的磨具表面粗糙度为1.25—0.16μm。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S4中，红外辐照加热设备能够加热的最高温度为700℃。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤S6中，所述对碳化硅涂层进行二次打磨的磨具表面粗糙度为0.04—0.01μm。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
本发明利用通过使用表面粗糙度较高的磨具对风干完成后的碳化硅涂层进行打磨，使石墨载盘表面的碳化硅涂层表面光滑且平整，避免在烧结过程中碳化硅涂层表面容易出现粘结很紧、块度大且杂质多的粘结物，降低在后续打磨的过程中对磨具的损耗，从而达到减少石墨载盘的生产成本的目的。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例：
请参阅图1，一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，该方法包括步骤如下：
步骤S1：称取碳化硅25～30％的碳化硅、10～25％的氧化铝、10～25％的氧化锆、20～30％的有机树脂和1～10％的阻燃剂，并加入通过RO膜过滤的去离子纯水，待原料完全浸湿后，启动搅拌机将原料进行充分混合，得到碳化硅涂层；
步骤S2：使用喷枪将碳化硅涂层均匀的喷涂在石墨载盘的一面上，并放置在无尘烘干室内自然风干24小时，风干完成后对石墨载盘的另一面进行喷涂，并继续放置在无尘烘干室内自然风干24小时，碳化硅涂层在石墨载盘表面凝固硬化；
步骤S3：使用打磨机对石墨载盘表面的碳化硅涂层进行打磨，将碳化硅涂层打磨至光滑平整；
步骤S4：通过启动红外辐照加热设备，对烧结炉进行预热，炉内温度保持在200℃-250℃左右；
步骤S5：将石墨载盘放入烧结炉内部，使用电加热设备将炉内温度提升至1800℃-2000℃，并使用加压装置向炉内施加1-3MPa的压力烧结4小时以上，烧结完成后自然冷却；
步骤S6：再次使用打磨设备，将碳化硅涂层表面上凸起的杂质粘结物进行打磨和去除。
在其他实施例中，步骤S1中，所述有机树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚芳基有机硅树脂和聚烷基芳基有机硅树脂中的一种；
通过利用有机树脂的绝缘性能，提高了碳化硅涂层的绝缘效果。
在其他实施例中，步骤S1中，所述阻燃剂为聚硅硼氧烷阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂、十溴二苯乙烷阻燃剂中的一种；
通过利用阻燃剂的阻燃性能，避免碳化硅涂层在烧结的过程中发生分解，并避免在加工中产生烟雾或有毒气体。
在其他实施例中，步骤S1中，所述RO膜的孔径为0.0001微米，在压力作用下通过逆渗透原理对水进行过滤；
通过使用RO膜，使水分子在通过RO膜的过滤后，水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等无法通过，从而达到提高碳化硅涂层的绝缘效果的目的。
在其他实施例中，步骤S2中，所述无尘室的防尘等级为1000级；
通过使用防尘室，使碳化硅涂层在风干过程中，室内的温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制能够保持在需求范围内。
在其他实施例中，步骤S3中，所述对碳化硅涂层进行首次打磨的磨具表面粗糙度为1.25—0.16μm；
通过在碳化硅涂层的初次打磨阶段使用价格相对低廉、表面较为粗糙的磨具，达到降低石墨载盘生产成本的目的。
在其他实施例中，步骤S4中，红外辐照加热设备能够加热的最高温度为700℃；
由于红外辐照加热设备利用由电能产生的红外辐射来传递热能，对烧结炉内的媒介物基本上不加热，从而达到减少预热阶段的电能消耗，降低石墨载盘生产成本的目的
在其他实施例中，步骤S6中，所述对碳化硅涂层进行二次打磨的磨具表面粗糙度为0.04—0.01μm；
通过在碳化硅涂层的二次打磨阶段使用表面较为细密、打磨精度高的磨具，达到提高石墨载盘的产品质量的目的。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：该方法包括步骤如下：
步骤S1：称取碳化硅25～30％的碳化硅、10～25％的氧化铝、10～25％的氧化锆、20～30％的有机树脂和1～10％的阻燃剂，并加入通过RO膜过滤的去离子纯水，待原料完全浸湿后，启动搅拌机将原料进行充分混合，得到碳化硅涂层；
步骤S2：使用喷枪将碳化硅涂层均匀的喷涂在石墨载盘的一面上，并放置在无尘烘干室内自然风干24小时，风干完成后对石墨载盘的另一面进行喷涂，并继续放置在无尘烘干室内自然风干24小时，碳化硅涂层在石墨载盘表面凝固硬化；
步骤S3：使用打磨机对石墨载盘表面的碳化硅涂层进行打磨，将碳化硅涂层打磨至光滑平整；
步骤S4：通过启动红外辐照加热设备，对烧结炉进行预热，炉内温度保持在200℃-250℃左右；
步骤S5：将石墨载盘放入烧结炉内部，使用电加热设备将炉内温度提升至1800℃-2000℃，并使用加压装置向炉内施加1-3MPa的压力烧结4小时以上，烧结完成后自然冷却；
步骤S6：再次使用打磨设备，将碳化硅涂层表面上凸起的杂质粘结物进行打磨和去除。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述有机树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚芳基有机硅树脂和聚烷基芳基有机硅树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述阻燃剂为聚硅硼氧烷阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂、十溴二苯乙烷阻燃剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述RO膜的孔径为0.0001微米，在压力作用下通过逆渗透原理对水进行过滤。
5.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述无尘室的防尘等级为1000级。
6.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述碳化硅涂层进行首次打磨的磨具表面粗糙度为1.25—0.16μm。
7.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S4中，红外辐照加热设备能够加热的最高温度为700℃。
8.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅外延生长设备载盘的涂层制备方法，其特征在于：步骤S6中，所述碳化硅涂层进行二次打磨的磨具表面粗糙度为0.04—0.01μm。
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|---|---|---|---|---|
| CN116730744A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-09-12 | 昊石新材料科技南通有限公司 | 一种碳化硅外延生长用石墨部件及其复合涂层制备工艺 |
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