CN117187778A - 适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法及硅质晶舟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶舟制造技术领域，具体涉及一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法及硅质晶舟，所述制造方法包括如下步骤：S1、提供组成晶舟主体的各组件，所述组件均为硅质；S2、在每个组件的外表面均形成一层惰性阻挡层，所述惰性阻挡层的材质不同于组件自身的材质；S3、将形成有惰性阻挡层的各组件组装起来形成硅质晶舟。本发明制造的硅质晶舟可适用于气相沉积工艺中，在后续能够将晶舟上的沉积层清洗剥离，而且相较之现有的碳化硅晶舟，其制造周期更短。
Description
技术领域
本发明涉及晶舟制造技术领域，具体涉及一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法及硅质晶舟。
背景技术
在集成电路制程工艺中，气相沉积多晶硅工艺是晶圆加工制程中的一个重要工序，主要是通过化学气相沉积的方式在晶圆表面沉积形成单晶硅薄膜，薄膜的沉积过程需要利用晶舟搭载晶圆进行。
在薄膜沉积过程中，晶圆表面沉积晶体硅的同时，搭载晶圆的晶舟表面也会沉积产生晶体硅薄膜，当晶舟表面的薄膜沉积到一定厚度时，由于薄膜应力的原因，该薄膜会产生细微的开裂，从而发生薄膜脱附现象，产生脱附的微小薄膜颗粒，这些颗粒会混入反应气体中沉积到晶圆表面，导致产品的电路或者器件失效。另外，晶舟表面的晶体硅薄膜也会影响晶舟的尺寸及气体通路，造成产品工艺变化，影响工艺制程能力。
因此，晶舟在使用一段时间后，必须进行清洗，主要是采用化学腐蚀的方式进行清洗，以去除晶舟表面沉积的薄膜，实现晶舟的循环利用。
传统的硅质晶舟，其材质为高纯度多晶硅，由于其自身材质和沉积形成的晶体硅薄膜（即沉积层）材质相同，同为硅材料，因而在化学腐蚀清洗过程中，沉积在晶舟上的晶体硅薄膜难以与晶舟精准分离。
基于此，一般应用于气相沉积工艺的晶舟主要为碳化硅晶舟，利用碳化硅材料的耐酸碱的特性，通过化学腐蚀（比如酸洗）的方式将沉积于晶舟表面的晶体硅腐蚀去除。
但是，现有的碳化硅晶舟，其制造周期较长，一般在2年左右，而且，现有的碳化硅晶舟，其常规采用一体式烧结工艺制造，如此，当使用过程中晶舟出现破损会导致整台晶舟报废，显然不利于成本的控制。
发明内容
为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，包括如下步骤：
S1、提供组成晶舟主体的各组件，所述组件均为硅质；
S2、在每个组件的外表面均形成一层惰性阻挡层，所述惰性阻挡层的材质不同于组件自身的材质；
S3、将形成有惰性阻挡层的各组件组装起来形成硅质晶舟。
较之现有技术，采用本方案的优点在于：
采用本方法制造形成的硅质晶舟相当于是外表面沉积形成有惰性阻挡层的硅质晶舟，其可适用于气相沉积工艺使用，其在搭载晶圆进行气相沉积形成单晶硅薄膜的过程中，晶舟上所生长形成的薄膜（即沉积层）是沉积在惰性阻挡层外部的，此时相当于沉积层与晶舟的组件之间有惰性阻挡层阻隔，如此在进行化学腐蚀清洗时，可以精确的将沉积层从晶舟上剥离清除，实现清洗。
采用本方法制造的硅质晶舟：
相较之现有的碳化硅晶舟，其优势在于，首先本方案制造周期更短，一般为2个月内，现有的碳化硅晶舟其制造周期一般为2年；其次，现有的碳化硅晶舟一般为一体烧结的工艺制备，如此，在使用过程中若晶舟出现破损，则会导致整台晶舟报废，而本方案中，由于晶舟是由各组件组装起来的，相当于是由若干个单独的组件组合形成的，如此某一组件出现破损，只需更换该组件即可，而不至于报废整个晶舟，如此在成本控制上，显然更优于现有的碳化硅晶舟。
相较之传统的硅质晶舟，其优势在于，传统的硅质晶舟，由于其材质和沉积层材质相同（均为硅质），无法进行化学腐蚀清洗（比如酸洗）；而本方案中，虽然组成晶舟的各组件是硅质的，但是组件表面有惰性阻挡层的阻隔，所以在酸洗时，沉积层依然可以准确的从晶舟上剥离去除。
此外，本方案中，在晶舟的表面形成惰性阻挡层，其还能提升晶舟的强度，降低晶舟在使用过程中崩边及破碎的概率。
作为优选，所述惰性阻挡层为碳化硅或者氮化硅。
作为优选，在步骤S2中，采用化学气相沉积工艺在每个组件的外表面形成所述惰性阻挡层。
作为优选，在对组件形成惰性阻挡层之前，对每个组件均进行碳化处理。
作为优选，在碳化处理工艺中：在氢气的氛围下、碳化温度为1000℃、碳化时间为5min的条件下对组件进行碳化处理。
作为优选，所形成的惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。
作为优选，在步骤S3中，采用熔接或者拼接的方式将各组件组装起来形成所述硅质晶舟。
本发明还提供一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟，包括硅质晶舟主体，所述硅质晶舟主体的外表面形成有惰性阻挡层。
作为优选，所述惰性阻挡层为碳化硅膜层或者氮化硅膜层。
作为优选，所述惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。
本发明的其他优点和效果在具体实施方式和附图部分进行具体阐释。
附图说明
图1为本发明晶舟主体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例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他实施例，都属于本发明的保护范围。
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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。
实施例1：
请参阅图1所示，本实施例提供一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，换言之，本实施例所提供的方法制造的硅质晶舟可以适用于气相沉积工艺中，比如可适用于利用气相沉积工艺在晶圆表面沉积形成单晶硅薄膜工艺中。
本实施例所提供的制造方法，具体包括如下步骤：
S1、提供组成晶舟主体的各组件，所述组件均为硅质，这里的晶舟主体相当于是最终所需成型的硅质晶舟的骨架，由于各组件均为硅质，如此各组件组装构成的晶舟主体相当于是硅质晶舟主体。
可以理解的是，晶舟主体的构形有很多种类，因而所需组成晶舟主体的组件也不完全相同，例如本实施例中，以其中一种常见构形的晶舟主体为例：如图1所示，本晶舟主体主要包括底板3、天板1和若干用于连接在天板1和底板3之间的沟棒2，此时底板3、天板1、沟棒3便均是组成晶舟主体的组件。
值得说明的是，本实施例所提供的制造方法，不仅限于上述构形的晶舟主体，在其他可选构形的晶舟主体上同样可以适用。
S2、在每个组件的外表面均形成一层惰性阻挡层，所述惰性阻挡层的材质不同于组件自身的材质，即惰性阻挡层要区别于硅质，其中惰性阻挡层优选是采用碳化硅或者氮化硅；本步骤中，组件的外表面指的是组件裸露在外的区域。
S3、将形成有惰性阻挡层的各组件组装起来形成硅质晶舟，制造完成的硅质晶舟相当于是以硅质的晶舟主体为骨架，在晶舟主体外表面形成有惰性阻挡层的硅质晶舟。
由于有惰性阻挡层的存在，所以本实施例制造的硅质晶舟可适用于气相沉积工艺使用，其在搭载晶圆进行气相沉积形成单晶硅薄膜的过程中，晶舟上所生长形成的薄膜（即沉积层）是沉积在惰性阻挡层外部的，此时相当于沉积层与晶舟的组件之间有惰性阻挡层阻隔，如此在进行化学腐蚀清洗时，可以精确的将沉积层从晶舟上剥离清除，实现清洗。
采用本方法制造的硅质晶舟：
相较之现有的碳化硅晶舟，其优势在于，首先本方案制造周期更短，一般为2个月内，现有的碳化硅晶舟其制造周期一般为2年；其次，现有的碳化硅晶舟一般为一体烧结的工艺制备，如此，在使用过程中若晶舟出现破损，则会导致整台晶舟报废，而本方案中，由于晶舟是由各组件组装起来的，相当于是由若干个单独的组件组合形成的，如此某一组件出现破损，只需更换该组件即可，而不至于报废整个晶舟，如此在成本控制上，显然更优于现有的碳化硅晶舟。
相较之传统的硅质晶舟，其优势在于，传统的硅质晶舟，由于其材质和沉积层材质相同（均为硅质），无法进行化学腐蚀清洗（比如酸洗）使得沉积层从晶舟上剥离；而本方案中，虽然组成晶舟的各组件是硅质的，但是组件表面有惰性阻挡层的阻隔，所以在酸洗时，沉积层依然可以准确的从晶舟上剥离去除。
此外，在晶舟的表面形成惰性阻挡层，其还能提升整个晶舟的强度，降低晶舟在使用过程中崩边及破碎的概率。
对于步骤S2中在组件表面形成惰性阻挡层，具体可采用化学气相沉积工艺进行，惰性阻挡层为碳化硅材质为例，可以采用化学气相沉积工艺在组件的外表面沉积形成碳化硅薄膜，该碳化硅薄膜构成前述的惰性阻挡层。
在组件上进行化学气相沉积形成碳化硅薄膜过程中，会存在因衬底（即组件）和外延层（即碳化硅薄膜）之间的热膨胀系数和晶格常数失配的问题，导致衬底与外延层之间存在应力，外延层会产生弯曲影响外延层质量的问题，一般来说，外延层的弯曲度越低，外延层的稳定性越好。
因此，本实施例中在对组件形成惰性阻挡层之前，对每个组件均进行碳化处理，通过碳化处理后的组件，可以减小后续在化学气相沉积工艺中外延层的弯曲度。
其中在碳化处理工艺中，碳化条件优选是，在氢气的氛围下、碳化温度为1000℃、碳化时间为5min的条件下对组件进行碳化处理。在该条件进行碳化处理后的组件，在后续进行化学气相沉积时，外延层的弯曲度基本能达到最小。
本实施例中，所形成的惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。一般来说，厚度越小，沉积形成惰性阻挡层的成本也就越低；而且厚度小，对最终形成的硅质晶舟尺寸影响较小。
在步骤S3中，具体采用熔接的方式将各组件组装起来形成所述硅质晶舟，当然，在其他可选的实施方式中，还可以是采用拼接的方式将各组件组装起来。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上提供一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟，本硅质晶舟可以采用实施例1所述的制造方法制造形成。
所述硅质晶舟包括硅质的晶舟主体，如图1所示，其中硅质晶舟主体可以是由若干硅质的组件组装形成。例如本实施例中，硅质晶舟主体包括天板1、底板3和若干沟棒2。
此外，本实施例中，所述晶舟主体的外表面形成有惰性阻挡层，其中所述惰性阻挡层为碳化硅膜层或者氮化硅膜层，所述惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供组成晶舟主体的各组件，所述组件均为硅质；
S2、在每个组件的外表面均形成一层惰性阻挡层，所述惰性阻挡层的材质不同于组件自身的材质；
S3、将形成有惰性阻挡层的各组件组装起来形成硅质晶舟。
2.根据权利要求1所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，所述惰性阻挡层为碳化硅或者氮化硅。
3.根据权利要求1或2所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，采用化学气相沉积工艺在每个组件的外表面形成所述惰性阻挡层。
4.根据权利要求3所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，在对组件形成惰性阻挡层之前，对每个组件均进行碳化处理。
5.根据权利要求4所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，在碳化处理工艺中：在氢气的氛围下、碳化温度为1000℃、碳化时间为5min的条件下对组件进行碳化处理。
6.根据权利要求1所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，所形成的惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。
7.根据权利要求1所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟的制造方法，其特征在于，在步骤S3中，采用熔接或者拼接的方式将各组件组装起来形成所述硅质晶舟。
8.适用于气相沉积工艺的硅质晶舟，其特征在于，包括硅质的晶舟主体，所述晶舟主体的外表面形成有惰性阻挡层。
9.根据权利要求8所述的适用于气相沉积工艺的硅质晶舟，其特征在于，所述惰性阻挡层为碳化硅膜层或者氮化硅膜层。
10.根据权利要求8或9所述的一种适用于气相沉积工艺的硅质晶舟，其特征在于，所述惰性阻挡层的厚度为1μm-100μm。
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