CN116334749B - 碳化硅籽晶粘接装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳化硅籽晶粘接装置和方法,涉及碳化硅晶体生长技术领域,该碳化硅籽晶粘接装置包括坩埚、籽晶支架、籽晶载具和加热装置,籽晶支架设置在坩埚内;籽晶载具设置在坩埚的顶端,用于与籽晶的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙;加热装置设置在坩埚的周缘,其中,籽晶支架与坩埚的内侧壁之间形成有原料容纳腔,原料容纳腔连通至粘接沉积间隙,并容纳有粘接原材料,粘接原材料用于在加热到预设温度后升华,并沉积在粘接沉积间隙中,以使籽晶和籽晶粘接面粘接在一起。相较于现有技术,本发明通过沉积的方式实现籽晶的粘接,粘接均匀性更好,并且沉积方式可以使得粘接效果更好,籽晶的位置可控性更好,有利于提升晶体生长质量。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅晶体生长技术领域,具体而言,涉及一种碳化硅籽晶粘接装置和方法。
背景技术
物理气相传输法(physical vapor transport-pvt)是目前较为成熟的大尺寸碳化硅晶体生长技术,即将碳化硅晶片贴在石墨坩埚盖上用作籽晶,石墨坩埚内装有作为生长原料的碳化硅粉末,生长温度控制在2100℃到2400℃之间,生长原料分解成气相组分后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下输运到籽晶处结晶生长碳化硅晶体。
经发明人调研发现,现有的籽晶粘接技术,通常是利用有机胶直接将籽晶粘接在石墨盖上,粘接效果差,粘接均匀性较低,影响晶体生长。
发明内容
本发明的目的包括,例如,提供了一种碳化硅籽晶粘接装置和方法,其能够通过沉积方式实现籽晶的粘接,粘接效果好,且粘接均匀性好,有利于提升晶体生长质量。
本发明的实施例可以这样实现:
第一方面,本发明提供一种碳化硅籽晶粘接装置,包括:
坩埚;
籽晶支架,所述籽晶支架设置在所述坩埚内,并用于承载籽晶;
籽晶载具,所述籽晶载具设置在所述坩埚的顶端,并具有与所述籽晶支架相对设置的籽晶粘接面,所述籽晶粘接面用于与所述籽晶的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙;
加热装置,所述加热装置设置在所述坩埚的周缘,用于加热所述坩埚;
其中,所述籽晶支架与所述坩埚的内侧壁之间形成有原料容纳腔,所述原料容纳腔连通至所述粘接沉积间隙,并容纳有粘接原材料,所述粘接原材料用于在加热到预设温度后升华,并沉积在所述粘接沉积间隙中,以使所述籽晶和所述籽晶粘接面粘接在一起。
在可选的实施方式中,所述籽晶支架包括支撑筒和籽晶保护套,所述支撑筒安装在所述坩埚的底壁上,且所述支撑筒的外侧壁与所述坩埚的内侧壁之间容纳有所述粘接原材料,所述籽晶保护套设置在所述支撑筒的顶端,用于承载所述籽晶。
在可选的实施方式中,所述籽晶保护套的顶侧设置有容纳槽,所述容纳槽用于放置所述籽晶。
在可选的实施方式中,所述容纳槽的边缘设置有第一保护膜,所述第一保护膜延伸覆盖在所述籽晶的边缘,以防止所述粘接原材料沉积在所述籽晶的边缘区域。
在可选的实施方式中,所述籽晶载具包括承载部和粘接部,所述承载部与所述坩埚的顶端可拆卸连接,所述粘接部设置在所述承载部的底侧,并朝向所述籽晶支架凸起,所述粘接部的底侧表面用于构成所述籽晶粘接面。
在可选的实施方式中,所述承载部的底侧表面设置有第二保护膜,所述第二保护膜延伸覆盖至所述粘接部的周缘。
在可选的实施方式中,所述第二保护膜的表面呈弧面,用于将升华后的所述粘接原材料导流至所述粘接沉积间隙。
在可选的实施方式中,所述粘接沉积间隙的间隙宽度在0.1mm-10mm之间。
在可选的实施方式中,所述粘接原材料为硅或碳化硅。
第二方面,本发明提供一种碳化硅籽晶粘接方法,适用于如前述实施方式任一项所述的碳化硅籽晶粘接装置,所述方法包括:
将籽晶支架放入坩埚,以使所述坩埚支架与所述坩埚的内侧壁之间形成有原料容纳腔;
将籽晶安装在所述籽晶支架的顶端;
向所述原料容纳腔装入粘接原材料;
将所籽晶载具安装在所述坩埚的顶端,并使得所述籽晶载具的籽晶粘接面与所述籽晶的表面间隔相对设置,以形成连通至所述原料容纳腔的粘接沉积间隙;
加热所述坩埚至预设温度,以使所述粘接原材料升华后并沉积在所述粘接沉积间隙中,并使得所述籽晶和所述籽晶粘接面粘接在一起。
本发明实施例的有益效果包括,例如:
本发明实施例提供的碳化硅籽晶粘接装置和方法,通过在坩埚内设置籽晶支架,使得籽晶支架与坩埚的内侧壁之间能够形成原料容纳腔,然后将籽晶放置在籽晶支架上,调整好位置,再向原料容纳腔内填充粘接原材料,最后安装籽晶载具,并使得籽晶载具的籽晶粘接面与籽晶的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙,然后在坩埚的周缘设置加热装置,实现对坩埚的加热。在实际粘接籽晶时,可以利用加热装置加热坩埚,使得原料容纳腔内的粘接原材料在加热到预设温度后升华,并在温度梯度的作用下朝向粘接沉积间隙移动,并能够沉积在粘接沉积间隙中,在一定时间后即可以使得籽晶和籽晶粘接面粘接在一起,实现籽晶的粘接。相较于现有技术,本发明通过沉积的方式实现籽晶的粘接,粘接均匀性更好,并且沉积方式可以使得粘接效果更好,籽晶的位置可控性更好,有利于提升晶体生长质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明提供的碳化硅籽晶粘接装置的分解结构示意图;
图2为本发明提供的碳化硅籽晶粘接装置的装配结构示意图;
图3为图2中籽晶支架的装配示意图;
图4为图2中籽晶支架的俯视图;
图5为图2中籽晶载具的结构示意图;
图6为本发明其他较佳的实施例中碳化硅籽晶粘接装置的结构示意图;
图7为本发明提供的碳化硅籽晶粘接方法的步骤框图。
图标:100-碳化硅籽晶粘接装置;110-坩埚;111-原料容纳腔;113-定位筒;130-籽晶支架;131-支撑筒;133-籽晶保护套;135-容纳槽;137-第一保护膜;150-籽晶载具;151-承载部;153-粘接部;155-第二保护膜;157-安装层;170-加热装置;190-粘接沉积间隙;200-籽晶。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
正如背景技术中所公开的,现有技术中的籽晶粘接,通常是直接利用有机胶将籽晶粘接在石墨盖上,因此,需要在籽晶的表面涂布有机胶,然而,涂布有机胶时容易出现涂胶不均的情况,并且在粘接过程中,有机胶中有可能会出现气泡等缺陷,导致籽晶和石墨盖之间的导热不均匀,进而影响籽晶生长面的晶体生长质量。并且,采用有机胶粘接的方式,在生长环境处于高温状态时,容易出现失效的情况,即粘接效果并不理想,进一步影响晶体生长质量。
为了解决上述问题,本发明提供了一种新型的碳化硅籽晶粘接装置和方法,需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参见图1至图5,本实施例提供了一种碳化硅籽晶粘接装置100,用于通过沉积的方式实现籽晶200的粘接,粘接均匀性更好,并且沉积方式可以使得粘接效果更好,籽晶200的位置可控性更好,有利于提升晶体生长质量。
本实施例提供的碳化硅籽晶粘接装置100,包括坩埚110、籽晶支架130、籽晶载具150和加热装置170,籽晶支架130设置在坩埚110内,并用于承载籽晶200;籽晶载具150设置在坩埚110的顶端,并具有与籽晶支架130相对设置的籽晶200粘接面,籽晶200粘接面用于与籽晶200的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙190;加热装置170设置在坩埚110的周缘,用于加热坩埚110;其中,籽晶支架130与坩埚110的内侧壁之间形成有原料容纳腔111,原料容纳腔111连通至粘接沉积间隙190,并容纳有粘接原材料,粘接原材料用于在加热到预设温度后升华,并沉积在粘接沉积间隙190中,以使籽晶200和籽晶200粘接面粘接在一起。
在本实施例中,碳化硅籽晶粘接装置100能够实现籽晶200与籽晶载具150之间的粘接,具体地,通过在坩埚110内设置籽晶支架130,使得籽晶支架130与坩埚110的内侧壁之间能够形成原料容纳腔111,然后将籽晶200放置在籽晶支架130上,调整好位置,再向原料容纳腔111内填充粘接原材料,最后安装籽晶载具150,并使得籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙190,然后在坩埚110的周缘设置加热装置170,实现对坩埚110的加热。在实际粘接籽晶200时,可以利用加热装置170加热坩埚110,使得原料容纳腔111内的粘接原材料在加热到预设温度后升华,并在温度梯度的作用下朝向粘接沉积间隙190移动,并能够沉积在粘接沉积间隙190中,在一定时间后即可以使得籽晶200和籽晶200粘接面粘接在一起,实现籽晶200的粘接。
值得注意的是,本实施例中在完成籽晶200粘接后,可以直接取下籽晶载具150,然后取出籽晶支架130和粘接原材料,使得该坩埚110能够用于后续的碳化硅晶体生长,即后续工序中可以在坩埚110中重新填入碳化硅粉料,并盖上籽晶载具150后进行晶体生长。同时,在本发明其他较佳的实施例中,该坩埚110也可以专门用于实现籽晶200粘接,在碳化硅晶体生长时,可以将籽晶载具150安装在其他的生长装置上,此时,可以重复多次使用粘接原材料和籽晶支架130,从而提升整体的籽晶200粘接效率。
需要说明的是,本实施例中加热装置170可以是电阻式加热器或感应式加热器,对于加热装置170的具体类型在此不作具体限定,其可以与后续碳化硅晶体生长过程中使用的加热器相同,也可以是单独额外设置的加热装置170。
在本实施例中,粘接原材料为硅或碳化硅,优选地,粘接原材料可以是碳化硅,而加热装置170能够将坩埚110加热至2100℃-2400℃之间,从而使得碳化硅粉末升华后形成气体,气态的碳化硅能够向上运动至粘接沉积间隙190,并由中心位置开始沉积,大部分气态碳化硅可以由籽晶200的表面中心位置开始沉积,并在沉积一段时间后与籽晶载具150的籽晶200粘接面接触,固化后的碳化硅能够直接粘接籽晶200和籽晶200粘接面,从而实现籽晶200的固定粘接。当然,此处粘接原材料也可以是其他粘接源材料,例如硅或者氮化硅等,或者是采用升华温度更低的半导体材料,在此不作具体限定。
需要说明的是,本实施例中粘接原材料的升华、转运,其基本原理与PVT法较为相似,并且,在温度梯度的作用下,升华后的碳化硅气体能够迅速地进入粘接沉积间隙190中,并由中心位置开始沉积。因此,本实施例中的籽晶支架130可以设置在坩埚110的中心位置,并且籽晶200可以保持在坩埚110的中心位置,从而保证整体具有良好的温度梯度,利于升华后的碳化硅气体流动。
籽晶支架130包括支撑筒131和籽晶保护套133,支撑筒131安装在坩埚110的底壁上,且支撑筒131的外侧壁与坩埚110的内侧壁之间容纳有粘接原材料,籽晶保护套133设置在支撑筒131的顶端,用于承载籽晶200。具体地,支撑筒131的底端可以直接压合在坩埚110的底壁上,并且支撑筒131的外侧壁与坩埚110的内侧壁之间形成了原料容纳腔111,从而能够有效防止粘接原材料进入到支撑筒131的内部。
在本实施例中,籽晶保护套133可以一体设置在支撑筒131的顶端,从而方便放入或取出坩埚110。籽晶保护套133的顶侧设置有容纳槽135,容纳槽135用于放置籽晶200。具体地,容纳槽135的形状可以与籽晶200的形状相适配,使得籽晶200能够顺利无阻挡地放入容纳槽135,并且容纳槽135的侧壁对籽晶200并无直接限制阻挡,在粘接完成后取下籽晶载具150的过程中,籽晶保护套133不会对籽晶200造成干涉。通过设置容纳槽135,能够对籽晶200的放置位置进行定位,方便准确地放入籽晶200,并避免籽晶200发生移位。并且,通过设置容纳槽135,能够对籽晶200的边缘和底面起到一定的保护作用。
需要说明的是,本实施例中籽晶保护套133和支撑筒131均可以采用石墨件,其能够起到良好的导热和支撑性能,同时不易与粘接原材料发生反应。并且,容纳槽135的深度可以与籽晶200的厚度相当,从而保证籽晶200的边与籽晶保护套133能够保持平齐。
在本实施例中,容纳槽135的边缘设置有第一保护膜137,第一保护膜137延伸覆盖在籽晶200的边缘,以防止粘接原材料沉积在籽晶200的边缘区域。具体地,第一保护膜137可以是不易于沉积碳化硅气体且耐高温的材料,例如石墨或二氧化硅等,该第一保护膜137覆盖在籽晶200的边缘区域,从而防止碳化硅气体沉积在籽晶200的边缘区域而导致籽晶200与籽晶保护套133之间粘接,通过设置第一保护膜137,能够使得粘接后籽晶200与籽晶200粘接面之间的碳化硅材料边界清晰,并且保证碳化硅气体仅沉积在籽晶200的表面。
需要说明的是,在实际沉积过程中,也可以通过控制沉积时间来确定停止时机,例如,可以通过经验数据或仿真实验获知沉积至籽晶200边缘的时间点,然后在该时间点停止加热,并取出籽晶载具150,有效防止籽晶200表面的碳化硅气体持续沉积造成卡料。
值得注意的是,本实施例中第一保护膜137的宽度可以在0.5mm-1mm之间,从而使得第一保护膜137可以覆盖在籽晶200边缘0.5mm-1mm处,实现对籽晶200边缘的保护作用。
结合参见图5,籽晶载具150包括一体设置的承载部151和粘接部153,且籽晶载具150可以采用石墨材料制成,承载部151与坩埚110的顶端可拆卸连接,粘接部153设置在承载部151的底侧,并朝向籽晶支架130凸起,粘接部153的底侧表面用于构成籽晶200粘接面。具体地,承载部151的尺寸与坩埚110的开口尺寸相适配,从而使得承载部151能够可拆卸地安装在坩埚110的顶端,而粘接部153的尺寸小于承载部151,并能够伸入到坩埚110中朝向籽晶支架130凸起,从而保证籽晶200粘接面能够尽可能地靠近籽晶200,并使得形成的粘接沉积间隙190的间隙宽度在合理范围之内。
在本实施例中,承载部151的底侧表面设置有第二保护膜155,第二保护膜155延伸覆盖至粘接部153的周缘。具体地,第二保护膜155可以覆盖在承载部151暴露在坩埚110中的表面和粘接部153的侧壁,即暴露在碳化硅气体中的表面除了籽晶200粘接面均包覆有第二保护膜155,第二保护膜155的材料与第一保护膜137相似,能够耐高温并有效减缓或避免碳化硅气体的沉积,使得碳化硅气体能够尽可能地进入到粘接沉积间隙190中。
进一步地,第二保护膜155的表面可以呈弧面,用于将升华后的粘接原材料导流至粘接沉积间隙190。具体地,第二保护膜155整体呈弧面,并且第二保护膜155覆盖在承载部151底面的部分和覆盖在粘接部153周缘侧壁的部分之间平滑过渡,能够防止碳化硅气流在承载部151和粘接部153之间的连接部分停留,保证了碳化硅气体能够沿着弧面顺流至粘接沉积间隙190,尽可能地提升沉积效率。
在本实施例中,粘接沉积间隙190的间隙宽度在0.1mm-10mm之间。优选地,粘接沉积间隙190的间隙宽度可以是1mm,能够保证碳化硅气流顺利地进入粘接沉积间隙190,并提升沉积效率,更加迅速地实现沉积粘接。同时对于籽晶载具150的安装精度要求较低,便于安装。当然,此处对于粘接沉积间隙190的间隙宽度仅仅是举例说明,并不作具体限定。
需要说明的是,本实施例中粘接部153的宽度与容纳槽135的宽度相适配,使得籽晶200与粘接部153之间能够对应。并且,粘接沉积间隙190的间隙宽度的设定,可以通过安装籽晶载具150时的安装精度调整来实现。
在本实施例中,进一步地,参见图6,在其他较佳的实施例中,可以在籽晶载具150的顶侧表面额外设置安装层157,该安装层157可以采用钨等耐高温金属或合金材料制成,同时在坩埚110的顶端额外设置定位筒113,该定位筒113也可以采用钨等耐高温金属或合金材料制成,安装层157与籽晶载具150的顶侧表面固定连接,定位筒113也固定设置在坩埚110的顶端,安装层157的外周面可以设置外螺纹,定位筒113的内周壁可以设置内螺纹,安装层157与定位筒113螺纹配合,实现对下方籽晶载具150的支撑。
由于采用了螺纹装配结构,可以通过旋动安装层157的方式来实现籽晶载具150高度的调整,具体可以在安装层157上设置把手或自动旋动工具,在安装籽晶载具150时,可以首先正向旋动安装层157,使得籽晶载具150向下运动,当籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200接触后,可以反向转动半圈或一圈,从而保证籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200之间的距离达到预设值。通过采用安装层157旋动方式实现粘接沉积间隙190的宽度调整,使得其能够适用于不同厚度的籽晶200,提升其适用性。
当然,此处也可以直接通过在坩埚110外围设置止挡块对籽晶载具150实现止挡的方式确定籽晶载具150的安装位置,其具体结构在此不再赘述。
参见图7,本实施例还提供了一种碳化硅籽晶200粘接方法,适用于如前述的碳化硅籽晶粘接装置100,该方法包括以下步骤:
S1:将籽晶支架130放入坩埚110。
具体地,可以向清空后的坩埚110放入籽晶支架130,其中坩埚110支架与坩埚110的内侧壁之间形成有原料容纳腔111。安装时,可以将籽晶支架130放置在坩埚110中心位置。
S2:将籽晶200安装在籽晶支架130的顶端。
具体地,可以通过机械手或手工的方式直接放入籽晶200,将籽晶200安装在籽晶保护套133的容纳槽135中,籽晶200的一侧表面朝上设置。
需要说明的是,在实际安装时,可以将籽晶200水平放置在容纳槽135中,并保证籽晶200的表面沿水平面延伸,从而使得后续形成的粘接沉积间隙190的宽度处处相等,进一步保证沉积后的碳化硅材料均匀分布。
S3:向原料容纳腔111装入粘接原材料。
具体地,在安装籽晶200后,可以将碳化硅粉料填充至原料容纳腔111,其填充高度可以是籽晶支架130的高度的一半。
S4:将籽晶载具150安装在坩埚110的顶端。
具体地,可以安装籽晶载具150,并使得籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200的表面间隔相对设置,以形成连通至原料容纳腔111的粘接沉积间隙190。其中,可以通过旋动安装层157的方式来实现籽晶载具150高度的调整,在安装籽晶载具150时,可以首先正向旋动安装层157,使得籽晶载具150向下运动,当籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200接触后,可以反向转动半圈或一圈,从而保证籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200之间的距离达到预设值。
S5:加热坩埚110至预设温度。
具体地,启动加热装置170,并将坩埚110内的温度加热至2100℃-2400℃,以使粘接原材料升华后并沉积在粘接沉积间隙190中,并使得籽晶200和籽晶200粘接面粘接在一起。
在完成粘接后,可以停止加热,并将籽晶载具150从坩埚110上取下,由于籽晶200已经完成粘接,因此籽晶200会跟随籽晶载具150一并取出,最后可以将籽晶支架130和粘接原材料取出清空。
综上所述,本实施例提供的碳化硅籽晶粘接装置100和方法,通过在坩埚110内设置籽晶支架130,使得籽晶支架130与坩埚110的内侧壁之间能够形成原料容纳腔111,然后将籽晶200放置在籽晶支架130上,调整好位置,再向原料容纳腔111内填充粘接原材料,最后安装籽晶载具150,并使得籽晶载具150的籽晶200粘接面与籽晶200的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙190,然后在坩埚110的周缘设置加热装置170,实现对坩埚110的加热。在实际粘接籽晶200时,可以利用加热装置170加热坩埚110,使得原料容纳腔111内的粘接原材料在加热到预设温度后升华,并在温度梯度的作用下朝向粘接沉积间隙190移动,并能够沉积在粘接沉积间隙190中,在一定时间后即可以使得籽晶200和籽晶200粘接面粘接在一起,实现籽晶200的粘接。相较于现有技术,本实施例通过沉积的方式实现籽晶200的粘接,粘接均匀性更好,并且沉积方式可以使得粘接效果更好,籽晶200的位置可控性更好,有利于提升晶体生长质量。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种碳化硅籽晶粘接装置,其特征在于,包括:
坩埚(110);
籽晶支架(130),所述籽晶支架(130)设置在所述坩埚(110)内,并用于承载籽晶(200);
籽晶载具(150),所述籽晶载具(150)设置在所述坩埚(110)的顶端,并具有与所述籽晶支架(130)相对设置的籽晶粘接面,所述籽晶粘接面用于与所述籽晶(200)的表面间隔相对设置,并形成粘接沉积间隙(190);
加热装置(170),所述加热装置(170)设置在所述坩埚(110)的周缘,用于加热所述坩埚(110);
其中,所述籽晶支架(130)与所述坩埚(110)的内侧壁之间形成有原料容纳腔(111),所述原料容纳腔(111)连通至所述粘接沉积间隙(190),并容纳有粘接原材料,所述粘接原材料用于在加热到预设温度后升华,并沉积在所述粘接沉积间隙(190)中,以使所述籽晶(200)和所述籽晶粘接面粘接在一起;
所述籽晶支架(130)的顶侧设置有容纳槽(135),所述容纳槽(135)用于放置所述籽晶(200);
所述容纳槽(135)的边缘设置有第一保护膜(137),所述第一保护膜(137)延伸覆盖在所述籽晶(200)的边缘,以防止所述粘接原材料沉积在所述籽晶(200)的边缘区域;
所述籽晶载具(150)包括承载部(151)和粘接部(153),所述承载部(151)与所述坩埚(110)的顶端可拆卸连接,所述粘接部(153)设置在所述承载部(151)的底侧,并朝向所述籽晶支架(130)凸起,所述粘接部(153)的底侧表面用于构成所述籽晶粘接面;
所述承载部(151)的底侧表面设置有第二保护膜(155),所述第二保护膜(155)延伸覆盖至所述粘接部(153)的周缘;
所述第二保护膜(155)的表面呈弧面,用于将升华后的所述粘接原材料导流至所述粘接沉积间隙(190)。
2.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘接装置,其特征在于,所述籽晶支架(130)包括支撑筒(131)和籽晶保护套(133),所述支撑筒(131)安装在所述坩埚(110)的底壁上,且所述支撑筒(131)的外侧壁与所述坩埚(110)的内侧壁之间容纳有所述粘接原材料,所述籽晶保护套(133)设置在所述支撑筒(131)的顶端,用于承载所述籽晶(200)。
3.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘接装置,其特征在于,所述粘接沉积间隙(190)的间隙宽度在0.1mm-10mm之间。
4.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘接装置,其特征在于,所述粘接原材料为硅或碳化硅。
5.一种碳化硅籽晶粘接方法,适用于如权利要求1-4任一项所述的碳化硅籽晶粘接装置,其特征在于,所述方法包括:
将籽晶支架(130)放入坩埚(110),以使所述坩埚(110)支架与所述坩埚(110)的内侧壁之间形成有原料容纳腔(111);
将籽晶(200)安装在所述籽晶支架(130)的顶端;
向所述原料容纳腔(111)装入粘接原材料;
将所籽晶载具(150)安装在所述坩埚(110)的顶端,并使得所述籽晶载具(150)的籽晶粘接面与所述籽晶(200)的表面间隔相对设置,以形成连通至所述原料容纳腔(111)的粘接沉积间隙(190);
加热所述坩埚(110)至预设温度,以使所述粘接原材料升华后并沉积在所述粘接沉积间隙(190)中,并使得所述籽晶(200)和所述籽晶粘接面粘接在一起。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101985773A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-03-16 | 新疆天科合达蓝光半导体有限公司 | 一种籽晶处理方法和生长碳化硅单晶的方法 |
US20110111171A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-12 | Showa Denko K.K. | Seed crystal for silicon carbide single crystal growth, method for producing the seed crystal, silicon carbide single crystal, and method for producing the single crystal |
US20110214606A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Bridgestone Corporation | Apparatus and method for producing silicon carbide single crystal |
CN104233458A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种碳化硅晶体生长用的石墨籽晶托 |
CN110541195A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-06 | 河北同光晶体有限公司 | 一种低应力碳化硅单晶的籽晶安装装置及晶体生长工艺 |
CN217173945U (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-12 | 江苏吉星新材料有限公司 | 碳化硅长晶装置 |
CN115821372A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-21 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 晶体生长装置 |
-
2023
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110111171A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-12 | Showa Denko K.K. | Seed crystal for silicon carbide single crystal growth, method for producing the seed crystal, silicon carbide single crystal, and method for producing the single crystal |
CN101985773A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-03-16 | 新疆天科合达蓝光半导体有限公司 | 一种籽晶处理方法和生长碳化硅单晶的方法 |
US20110214606A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Bridgestone Corporation | Apparatus and method for producing silicon carbide single crystal |
CN104233458A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种碳化硅晶体生长用的石墨籽晶托 |
CN110541195A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-06 | 河北同光晶体有限公司 | 一种低应力碳化硅单晶的籽晶安装装置及晶体生长工艺 |
CN217173945U (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-12 | 江苏吉星新材料有限公司 | 碳化硅长晶装置 |
CN115821372A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-21 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 晶体生长装置 |
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