[发明专利]一种用于MOCVD设备的硅基托盘及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于MOCVD设备的硅基托盘及制备方法，其包括构成托盘基材的Si基体和Si基体表面的复合涂层，所述复合涂层包括热解炭过渡层、Si基体与热解炭过渡层之间界面处的SiC界面层、以及最外层的SiC涂层，所述SiC界面层由热解炭过渡层与Si基体在界面处发生反应形成。高温下热解炭层可与硅基体在界面处通过化学键、强结合作用形成致密的碳化硅界面层，进一步防护托盘基材，同时热解炭层可匹配基体与最外层的热膨胀系数差异。复合涂层中软质C层结构可有效缓解最外层SiC晶体的热膨胀，以降低涂层内的应力峰值。

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种用于MOCVD设备的硅基托盘及制备方法。

背景技术

半导体用石墨基座盘(即托盘)是MOCVD(金属有机化学气相沉积系统)设备用外延生长单晶InP、GaN、AlN半导体的关键耗材，在半导体芯片产业链上起到不可替代的作用。石墨具有耐高温、高导热、高温强度高等优异特性，是作为外延单晶衬底基座盘基体的首选材料，但石墨材料易氧化、易腐蚀、耐磨损性较差，易产生石墨粉体，在真空下容易释放吸附气体，污染工艺生长环境，极大降低半导体薄膜的质量，因此不可直接用于生长半导体，必须要在石墨基座盘表面涂覆一层均匀致密的SiC陶瓷涂层。然而由于SiC涂层的热膨胀系数与石墨基体具有较大的热膨胀差异较大，导致SiC涂层开裂、甚至脱落，缺少涂层防护的石墨基体将会迅速腐蚀，从而失效报废，造成经济损失和生产成本的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种MOCVD设备的硅基托盘及制备方法，以提升SiC涂层的防护效果。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于MOCVD设备的硅基托盘，其包括构成托盘基材的Si基体和Si基体表面的复合涂层，所述复合涂层包括热解炭过渡层、Si基体与热解炭过渡层之间界面处的SiC界面层、以及最外层的SiC涂层，所述SiC界面层由热解炭过渡层与Si基体在界面处发生反应形成。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘，所述Si基体为高纯Si材料，纯度大于99.999％。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘，所述热解炭过渡层厚度为1-10μm。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘，所述SiC界面层厚度为10-100nm。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘，所述SiC涂层厚度为60-100μm。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘，所述复合涂层粗糙度低于2μm。

本发明提供的一种所述用于MOCVD设备的硅基托盘的制备方法，包括下述的步骤：

(1)通过化学气相沉积法在Si基体表面沉积热解炭过渡层；

(2)将温度升高至1200-1400℃并保温一段时间，形成SiC界面层；

(3)通过化学气相沉积法在热解炭过渡层上沉积SiC涂层。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘的制备方法，所述步骤(1)沉积条件为：以甲烷为碳源物质，惰性气体为稀释气，沉积温度为900～1200℃，沉积时间为1～20h。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘的制备方法，所述步骤(2)保温时间为1-2h。

进一步的，上述的用于MOCVD设备的硅基托盘的制备方法，所述步骤(3)沉积条件为：以甲基三氯硅烷为SiC源物质，惰性气体为稀释气，氢气为载气，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为5～50h。