石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法的制作方法

本发明涉及硅晶圆制造热场及半导体衬底外延过程中易耗品的制造领域，具体的说，尤其涉及石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法。

背景技术：

1、第一代半导体晶圆制造过程中，有一个重要的工艺流程是半导体衬底的外延，需要外延的衬底放在涂有碳化硅涂层的石墨基盘上在外延炉中进行。这种碳化硅涂层石墨盘使用一段时间后必须更换新的，所以它是半导体外延过程中的易耗品。由于各种原因，国产的碳化硅涂层石墨基盘始终不能应用在大规模集成电路衬底的外延上，只能应用在led芯片外延及其它要求不高的芯片衬底的外延中。国产的碳化硅涂层石墨盘与进口相比较，主要体现在如果碳化硅涂层很薄的话阻止不了高温下石墨中的碳元素往外热迁移而污染衬底，碳化硅涂层很厚的话经不起碳化硅的热膨胀率与石墨的热膨胀率不同而引起的膨胀尺度产生的差异而使涂层脱落。导致目前大规模集成电路衬底外延使用的碳化硅涂层石墨盘都是进口的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，具体内容为基于硅与碳在高温条件下反应生成碳化硅的化学原理，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其中，包括以下步骤：

3、a、利用精密机械加工技术按用户要求的尺寸及形状加工好石墨基盘或其他石墨几何体，并保持石墨基盘或其他石墨几何体表面高净洁；

4、b、将步骤a中加工好的石墨基盘放进化学气相沉积炉里，给化学气相沉积炉送电升温；

5、c、当化学气相沉积炉的温度升到1050度以上时，将混合了氩气或其他惰性保护气体的工艺原料气体送入化学气相沉积炉内，同时也把还原气体送入化学气相沉积炉内，同时控制单质硅沉积的速率符合化学气相沉积炉的沉积要求；

6、d、当沉积在石墨基盘上的单质硅与石墨基盘中的碳元素反应生成的碳化硅的厚度满足要求时停止还原沉积，同时关掉加热电源及各种工艺原料气体；

7、e、当化学气相沉积炉内的温度降到常温时产品出炉、产品检测包装。

8、优选的，所述步骤c中的还原气体为氢气。

9、优选的，所述步骤c中，控制含硅的工艺原料气体的摩尔体积与氢气的摩尔体积的比例，且比例大于1:1。

10、优选的，所述步骤b中对化学气相沉积炉内部进行真空抽气，当真空度达到化学气相沉积炉的使用要求后，再进行化学气相沉积炉的送电升温。

11、优选的，所述步骤c中的惰性保护气体的工艺原料气体包括四氯化硅、三氯氢硅、硅烷或其他不含碳元素的硅化合物。

12、优选的，所述步骤d中，当沉积在石墨基盘上的单质硅与石墨基盘中的碳元素反应生成的碳化硅的厚度达到80μm以上时停止还原沉积。

13、有益效果：本发明的有益效果是：本发明基于硅与碳在高温条件下反应生成碳化硅的化学原理，将碳化硅分子嵌入石墨盘的基体内，从而使碳化涂层与石墨基盘形成一体，在急速加热和急速冷却时能使碳化硅涂层与石墨基盘保持同时膨胀或收缩，这样就能使两者的变化尺度保持一致，从而保证了碳化硅涂层不脱落。

技术特征：

1.石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，所述步骤c中的还原气体为氢气。

3.根据权利要求1所述的石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，所述步骤c中，控制含硅的工艺原料气体的摩尔体积与氢气的摩尔体积的比例，且比例大于1:1。

4.根据权利要求1所述的石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，所述步骤b中对化学气相沉积炉内部进行真空抽气，当真空度达到化学气相沉积炉的使用要求后，再进行化学气相沉积炉的送电升温。

5.根据权利要求1所述的石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，所述步骤c中的惰性保护气体的工艺原料气体包括四氯化硅、三氯氢硅、硅烷或其他不含碳元素的硅化合物。

6.根据权利要求1所述的石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，其特征在于，所述步骤d中，当沉积在石墨基盘上的单质硅与石墨基盘中的碳元素反应生成的碳化硅的厚度达到80μm以上时停止还原沉积。

技术总结本发明公开了石墨基碳化硅涂层分子镶嵌法，涉及硅晶圆制造热场及半导体衬底外延过程中易耗品的制造领域，其中，包括以下步骤：a、利用精密机械加工技术按用户要求的尺寸及形状加工好石墨基盘或其他石墨几何体，并保持石墨基盘或其他石墨几何体表面高净洁；b将步骤a中加工好的石墨基盘放进化学气相沉积炉里，给化学气相沉积炉送电升温；本发明基于硅与碳在高温条件下反应生成碳化硅的化学原理，将碳化硅分子嵌入石墨盘的基体内，从而使碳化涂层与石墨基盘形成一体，在急速加热和急速冷却时能使碳化硅涂层与石墨基盘保持同时膨胀或收缩，这样就能使两者的变化尺度保持一致，从而保证了碳化硅涂层不脱落。技术研发人员：刘恒满受保护的技术使用者：巨野县华新建材有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2