[发明专利]一种籽晶粘接胶及籽晶粘接方法

说明书

本发明属于籽晶粘接技术领域，提供了一种籽晶粘接胶及籽晶粘接方法。本发明的籽晶粘接胶包括粘接剂和石墨烯，本发明的籽晶粘接胶用于籽晶粘接时，石墨烯和粘接剂经热压固化和碳化‑石墨化可形成三维导通网络结构，该三维导通网络结构可以传输承载晶片(如碳化硅晶片)在加热过程中产生的热应力，并且可以阻止石墨纸微裂纹的扩展，提高了石墨纸的粘结强度。同时，上述三维导通网络结构避免了粘接剂在晶体生长过程中的过快热解，解决了晶体热分解空腔和六方空洞问题。另外，上述三维导通网络赋予了石墨纸良好的导热性。此外，石墨烯比表面积大，可以填充粘接剂碳化后形成的空隙，提高了石墨纸的致密度，从而提高了石墨纸的导热率。

技术领域

本发明涉及籽晶粘接技术领域，尤其涉及一种籽晶粘接胶及籽晶粘接方法。

背景技术

半导体芯片结构分为衬底、外延和器件结构。衬底通常起支撑作用，外延为器件所需的特定薄膜，器件结构即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构。第三代半导体材料主要分为碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)，相比于第一、二代半导体，第三代半导体材料具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，在高温、高压、高功率和高频领域，有望替代前两代半导体材料。氮化镓因缺乏大尺寸单晶，第三代半导体材料的主要形式为碳化硅基碳化硅外延器件、碳化硅基氮化镓外延器件。同时，碳化硅的热导率是氮化镓热导率的约3倍，具有更强的导热能力，外延器件寿命更长，可靠性更高，系统所需的散热系统更小。因此，碳化硅应用更为广泛。

经过多年的研究，采用物理气相输运法(亦称为“PVT”法)生长SiC晶体的技术日趋成熟。生长SiC晶体通常使用石墨坩埚，将SiC原料置于生长室下部，籽晶固定在生长室顶部的石墨圆板。通过控制生长室的温度和压力条件，使SiC原料从坩埚下部升华，上升至籽晶上进行堆积生长，最终获得SiC单晶。

生长系统中籽晶需要固定在石墨坩埚上部的石墨圆板上，固定的方法主要包括：机械固定或籽晶粘接。由于石墨圆板机械加工精度的原因，机械固定难以避免籽晶背面与石墨圆板之间气孔的存在。传统籽晶粘接主要包括以下工艺：使粘接剂在籽晶背面和石墨圆板上均匀涂刷，使两者紧密粘接，有利于籽晶固定和保护，可以避免籽晶开裂、实现SiC晶体均匀生长。但籽晶与石墨圆板之间粘接的不紧密，并且所用粘接剂内含一定水分，在粘接加热过程中，若粘接剂热解的过快，便会发生局部沸腾的现象，而沸腾所引起的气泡会使局部粘接剂难以有效连接籽晶与石墨，即在籽晶与籽晶台的界面会存在一个局部空洞，空洞的导热差产生温度差，这个温度差会使籽晶背面发生分解升华现象，从而导致热分解空腔和六方空洞的产生。为了克服上述单使用粘接剂存在的问题，科研人员在石墨圆板和籽晶之间引入一层石墨纸。但是，石墨纸的残碳率较低，粘结强度不高，生长过程中容易出现籽晶掉落或局部粘接不牢导致烧蚀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种籽晶粘接胶及籽晶粘接方法，本发明提供的籽晶粘接胶能够提高石墨纸在晶体生长过程中的粘结强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种籽晶粘接胶，包括粘接剂和石墨烯。

优选地，所述籽晶粘接胶的黏度为500～1000mPa·s/25℃。

优选地，所述粘接剂包括B胶、502胶、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种。

优选地，所述籽晶粘接胶中粘接剂的质量百分含量为15～30％。

优选地，所述籽晶粘接胶中石墨烯的质量百分含量为30～40％。

优选地，所述籽晶粘接胶的溶剂包括挥发性溶剂。

优选地，所述挥发性溶剂包括二丙酮醇和/或丙酮。

本发明还提供了一种籽晶粘接方法，包括以下步骤：

将胶水涂覆到石墨纸两面、石墨圆板需要粘接的部位和籽晶需要粘接的部位；