[其他]低碳污染SOI石墨加热元件

说明书

本实用新型是一种用于区熔再结晶SOI（Silicon－On－Insulator）的石墨加热元件，属于区熔再结晶技术。

在采用石墨电阻加热的SOI区域熔化再结晶工艺中，SOI圆片被置于固定的片状石墨加热元件上，并被加热到约1200℃。在SOI圆片的上方再设置一块可移动的条形石墨加热元件，其作用是在SOI圆片的多晶硅层中产生一个熔区。当条形石墨加热元件在平行于SOI圆片的方向上平移时，熔区也随着移动，而熔区后的硅薄膜层则逐渐再结晶。在这种再结晶工艺中，再结晶硅层的碳污染是一个严重的缺点。目前，解决碳污染问题有两个途径：一是采用聚焦的灯光代替石墨加热元件，尤其是温度较高（约1750～2000℃）并位于SOI圆片上方的条形石墨加热元件（Electronics，Nov.3，1982，P46），这种方法的缺点是管状光源沿灯管长度方向的发光强度不均匀，因此聚焦后在圆片上形成的条形加热区的温度分布也不均匀；二是将石墨加热元件的表面用适当的高温材料复盖起来，例如美国德克萨斯仪器公司（Texas    Instruments，Inc.）的H、W、Lam等人用5μm厚度的SiC层涂复条形石墨加热元件的表面，它可以有效地防止碳污染，使再结晶SOI硅层的碳含量降低到俄歇电子谱术（AES）的检测极限以下（H、W、Lam，et    al，Appl、phys、Lett.，Vol、41，no.11，1982，pp.1083～1085），但由于SiC在约1900℃时将升华，而在SOI技术的区熔再结晶工艺中，条形石墨加热元件温度约在1750～2000℃范围内，容易使SiC涂层因升华而消失。

本实用新型的目的在于提供一种性能稳定的低碳污染SOI石墨加热元件。

本实用新型由石墨基体和表面复盖层组成，其特征在于严密复盖石墨基体的表面复盖层采用热解石墨涂层。石墨基体可采用块状高纯度石墨加工而成，具体形状、尺寸可根据需要设计。通常SOI区熔条形加热元件的截面为矩形，其高度为厚度的（1.5～5）倍。表面复盖层采用化学汽相淀积（CVD）法在石墨基体表面淀积热解石墨，其厚度一般为5～30μm，淀积层厚度太厚时容易从基体表面剥离，太薄时会降低防碳污染效果，并影响使用寿命。

本实用新型具有结构简单、稳定性好等优点。由于热解石墨的升华温度约为3700℃，远远高于条形加热元件的工作温度，因而热稳定性好。由于热解石墨涂层与石墨基体是同质结构，因此相稳定性好。由于热解石墨结构致密、机械强度高，而且抗氧化能力强，所以用适当厚度的热解石墨涂层包起来的石墨加热元件，不仅表面不易产生气相碳污染物，而且也不易产生碳颗粒，所以可以抑制或排除碳对硅片的污染。此外，本实用新型制造和使用方便，有利于推广应用。

图1为SOI区熔再结晶加热装置示意图。SOI圆片（2）置于固定的片状石墨加热元件（1）上。位于SOI圆片（2）上方的条形石墨加热元件（3）可以沿平行于SOI圆片（2）方向（如图中箭头所示的方向）移动。图2为包有热解石墨涂层的石墨加热元件剖面示意图，热解石墨涂层（5）严密复盖于石墨基体（4）的表面。

本实用新型可采用以下方案实施：选用高纯度、高密度、高强度的块状石墨加工成所需形状和尺寸的电阻加热元件石墨基体（4），刷除表面加工粉尘，再经过清洗和充分干燥，然后放入间接加热密封反应室，用化学汽相淀积（CVD）方法在石墨基体（4）表面淀积厚度为5～30μm的热解石墨涂层（5）。淀积反应的原料为气态碳氢化合物，如甲烷、丙烷、丁烷等。为了使淀积层完全石墨化，还可将淀积石墨涂层的石墨加热元件在2700～3000℃温度下热处理。但在高温热处理中要注意防止加热元件变形。