CN116516468B - 多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法，该装置包括加热机构和籽晶放置机构，加热机构设置有容纳腔；籽晶放置机构可拆卸地放置于容纳腔内；其中，籽晶放置机构包括多个籽晶盒，多个籽晶盒可拆卸地依次重叠放置；籽晶盒包括底盘、垫环和支撑架，垫环设置于底盘的上表面，且环绕底盘的周向延伸，垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，垫环用于放置晶片；支撑架与底盘连接，且位于容纳空间内，支撑架用于支撑晶片，且支撑架将容纳空间划分出充气腔。本发明的装置能够用于处理碳化硅籽晶涂层，且能够提高涂层的附着质量和强度，减少裂片的产生。

Description

多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法。

背景技术

碳化硅单晶是目前最重要的第三代半导体材料之一，因其具有宽禁带宽度大，热导率高，击穿场强，饱和电子迁移率高等优异性能，而被广泛应用于电力电子，射频器件，光电子器件等领域。相关技术的碳化硅单晶生长方式通常采用的是物理气相传输法(PVT)，该方法在高温下使碳化硅原料升华，产生的气相组分输送到籽晶生长的表面处重新结晶生成；SiC晶体的生长面的背面在高温过程中存在升华的问题，相关技术通过对籽晶背面涂层镀膜处理，可以提高SiC籽晶粘结质量。

但是，相关技术提供的籽晶涂层处理装置和方法，难以提高涂层的附着质量和强度，容易出现裂片的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置和方法，本发明的装置能够用于处理碳化硅籽晶涂层，且能够提高涂层的附着质量和强度，减少裂片的产生。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置，包括：

加热机构，加热机构设置有容纳腔；

籽晶放置机构，籽晶放置机构可拆卸地放置于容纳腔内；其中，

籽晶放置机构包括多个籽晶盒，多个籽晶盒可拆卸地依次重叠放置；

籽晶盒包括底盘、垫环和支撑架，垫环设置于底盘的上表面，且环绕底盘的周向延伸，垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，垫环用于放置晶片；支撑架与底盘连接，且位于容纳空间内，支撑架用于支撑晶片，且支撑架将容纳空间划分出充气腔。

在可选的实施方式中，支撑架包括支撑环、第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆交叉且连接，第一支撑杆的两端以及第二支撑杆的两端均与垫环的内周壁连接；第一支撑杆和第二支撑杆的交点、垫环的圆心以及支撑环的圆心三者重合，支撑环同时与第一支撑杆和第二支撑杆连接，支撑环、第一支撑杆和第二支撑杆共同用于将容纳空间划分出多个充气腔。

在可选的实施方式中，支撑环的直径与垫环的直径的比值为0.55-0.65。

在可选的实施方式中，支撑架还包括第三支撑杆，第三支撑杆连接于支撑环和垫环之间，且位于充气腔内，用于支撑晶片。

在可选的实施方式中，第三支撑杆为弯折杆。

在可选的实施方式中，籽晶盒还包括连接于底盘的外缘，外缘环绕在垫环的外周，且外缘的高度大于垫环的高度，且外缘被配置为与放置于垫环的晶片间隙分布。

在可选的实施方式中，垫环可拆卸地设置于底盘的上表面。

在可选的实施方式中，加热机构包括外壳、石墨坩埚、保温层、加热件、进气管和出气管；石墨坩埚设置有容纳腔，石墨坩埚设置于外壳内，加热件设置于石墨坩埚的外侧；保温层设置于加热件和外壳之间；进气管和出气管均与外壳连接，且均与容纳腔连通，进气管用于向容纳腔内输送惰性气体，出气管用于将容纳腔内的气体抽出；

加热件为加热电阻或感应加热线圈。

在可选的实施方式中，籽晶放置机构还包括石墨杆、第一石墨托盘、第二石墨托盘、锁紧件和石墨软毡柱，

石墨杆的第一端与第二石墨托盘连接，石墨杆的第二端与第一石墨托盘插接，且石墨杆的第二端从第一石墨托盘背离第二石墨托盘的一侧伸出，锁紧件与石墨杆的第二端可拆卸地连接；

依次重叠放置的多个籽晶盒设置于第一石墨托盘和第二石墨托盘之间；

石墨软毡柱连接于第一石墨托盘背离第二石墨托盘的一侧。

第二方面，本发明提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，用前述实施方式任一项的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置对碳化硅籽晶进行处理；

多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法包括：

对容纳腔分段抽真空；其中，以速率为13.5-16.5kPa/h将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压为6000Pa；然后以速率为1.8-2.2kPa/h将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压小于100Pa；

向容纳腔内注入惰性气体，直到容纳腔内的气压达到100000Pa后，再次将容纳腔抽真空；

将容纳腔加热，并按照输气速率为0.1-0.3L/h向容纳腔通入惰性气体，且同时抽出容纳腔内的气体，以使容纳腔内的气压保持在21-40000Pa；当容纳腔的温度加热到400-1600℃时，保持2-5h。

本发明实施例的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置的有益效果包括：本发明实施例提供的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置包括加热机构和籽晶放置机构，籽晶放置机构放置于加热机构设置的容纳腔内，籽晶放置机构包括可拆卸地依次重叠放置的多个籽晶盒，籽晶盒用于放置晶片；其中，籽晶盒的底盘的上表面设置有垫环，垫环用于放置晶片，由于垫环绕底盘的周向延伸，且垫环的内周壁与底盘的上表面之间形成容纳空间，故可以减小晶片与籽晶盒的接触面积，晶片大部分的C面不与籽晶盒接触，则可以减少C面被污染的可能，而且减小晶片与籽晶盒的接触，还能改善晶片因其自身和籽晶盒的膨胀系数存在差别而出现无法预期的受力问题，改善晶片容易因不预期的受力而受损裂片的问题；进一步地，将支撑架设置于容纳空间内，并利用支撑架辅助支撑晶片，还能在晶片受压的情况下，改善其因自身重力和外界压力的双重作用增大形变而裂片、破损的问题；再进一步地，支撑架将容纳空间划分出来的充气腔能够用于填充惰性气体，以利用填充在充气腔内的惰性气体抵抗晶片自身的重力，进而进一步改善晶片容易变形而导致破损、裂片的问题。

本发明实施例的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法的有益效果包括：本发明的方法在前期抽真空时，采用分段抽真空的方式，控制容纳腔抽真空的速率先快后慢，以便于在抽真空的前期使容纳腔内的压力缓慢降低，以改善晶片在抽真空时容易裂片的风险，并提高抽真空清洗晶片和籽晶盒、减少两者表面附着的杂质的效果；进一步地，本发明的方法在加热时，在容纳腔内补充惰性气体，以使容纳腔内的晶片处在一定的压力条件下加热，一方面改善裂片的情况，另一方面提高涂层的附着能力和强度，降低涂层脱离晶片的概率，减少涂层气泡产生，从而进一步减少裂片。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中籽晶放置机构的结构示意图；

图3为本发明实施例1中籽晶盒的结构示意图；

图4为本发明一些实施方式中籽晶盒的结构示意图；

图5为本发明对比例1中晶片表面的涂层脱落的示意图；

图6为本发明对比例1中晶片裂片的示意图；

图7为本发明实施例1的晶片未裂片的示意图。

图标：010-多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置；100-加热机构；110-外壳；111-壳体；112-盖体；120-石墨坩埚；130-保温层；140-加热件；150-进气管；160-出气管；200-籽晶放置机构；210-籽晶盒；211-底盘；212-垫环；213-支撑架；214-充气腔；215-支撑环；216-第一支撑杆；217-第二支撑杆；218-第三支撑杆；219-外缘；220-石墨杆；230-第一石墨托盘；240-第二石墨托盘；250-锁紧件；260-石墨软毡柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010，其包括加热机构100和籽晶放置机构200；加热机构100包括容纳腔；籽晶放置机构200可拆卸地放置于容纳腔内；其中，籽晶放置机构200用于放置待处理的晶片，即籽晶放置机构200用于放置涂层待固化的晶片。这样一来，将待处理的晶片放置于籽晶放置机构200，再将籽晶放置机构200装配于容纳腔内，即可利用加热机构100对放置于籽晶放置机构200的晶片加热，以使晶片上的涂层受热固化。

需要说明的是，晶片上的涂层可以是碳胶涂层，在此不作具体限定。

加热机构100的结构可以根据需要设置；本实施例中，加热机构100包括外壳110、石墨坩埚120、保温层130、加热件140、进气管150和出气管160；石墨坩埚120设置有容纳腔；石墨坩埚120设置于外壳110内，加热件140设置于石墨坩埚120的外侧，保温层130设置于加热件140和外壳110之间，即石墨坩埚120、加热件140、保温层130和外壳110从内之外依次套设；进气管150和出气管160均与外壳110连接，且均与容纳腔连通，进气管150用于向容纳腔内输送惰性气体，出气管160用于将容纳腔内的气体抽出。当放置有晶片的籽晶放置机构200设置于石墨坩埚120的容纳腔内时，可以利用加热件140将石墨坩埚120和容纳腔加热，以使放置于籽晶放置机构200的晶片被加热，以使晶片上的涂层固化；保温层130的设置能够降低石墨坩埚120的热交换，确保石墨坩埚120具有足够高的温度，以使晶片的涂层固化，进气管150不仅能够用于向容纳腔内通入保护用的惰性气体，还能和出气管160配合以调节容纳腔内的气压，以使晶片在适宜的压力下被加热，进而确保涂层的附着质量和强度。

可选地，外壳110包括壳体111和盖体112，石墨坩埚120、加热件140、保温层130和壳体111从内之外依次套设，壳体111设置有取放口，盖体112与壳体111可拆卸或可活动地连接，用于打开或封闭取放口；取放口与石墨坩埚120的容纳腔的开口相对，当盖体112打开取放口时，可以通过取放口将籽晶放置机构200取放于石墨坩埚120的容纳腔内。

进一步地，盖体112与壳体111的连接方式包括但不限于转动连接、螺纹连接、卡接、搭接。

加热件140设置于坩埚石墨的方式和相关技术类似，在此不再赘述。加热件140可以根据需要选择加热电阻或感应加热线圈；感应加热线圈的加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果，线圈中心有温度，而线圈外围无加热属于单向加热；加热电阻的加热原理是利用电流通过电阻体的热效应，进行电加热的方法。

需要说明的是，在较优的实施方式中，加热件140为加热电阻，具体可以是石墨发热体，其在加热时，中心与外围同时加热，以使中心和外围温度相同，属于双向加热，能够改善感应加热导致的温场均匀性较差的问题，以实现径向和轴向温度梯度的精确控制，以提高晶片涂层的附着强度。

籽晶放置机构200的结构可以根据需要设置；请参照图2，本实施例中，籽晶放置机构200包括石墨杆220、第一石墨托盘230、第二石墨托盘240、锁紧件250、石墨软毡柱260和多个籽晶盒210；多个籽晶盒210可拆卸地依次重叠放置；石墨杆220的第一端与第二石墨托盘240连接，石墨杆220的第二端与第一石墨托盘230插接，且石墨杆220的第二端从第一石墨托盘230背离第二石墨托盘240的一侧伸出，锁紧件250与石墨杆220的第二端可拆卸地连接；依次重叠放置的多个籽晶盒210设置于第一石墨托盘230和第二石墨托盘240之间；石墨软毡柱260连接于第一石墨托盘230背离第二石墨托盘240的一侧。

在将晶片放置于籽晶放置机构200时，将晶片的涂层面朝上的放置于籽晶盒210，晶片的C面则与籽晶盒210接触；然后将放置了晶片的多个籽晶盒210依次重叠起来；将重叠起来的多个籽晶盒210放置于第二石墨托盘240上，将石墨杆220的第一端与第二石墨托盘240连接，再将石墨杆220的第二端与第一石墨托盘230插接，并使石墨杆220的第二端与锁紧件250连接。这样一来，即可将放置有晶片的籽晶放置机构200装配于整体，一体化的装卸于容纳腔内，保证易操作性。而且，在加热件140对放置于籽晶盒210的晶片加热时，能够同步使设置于第一石墨托盘230背离第二石墨托盘240的一侧的石墨软毡柱260被加热，由于石墨软毡柱260自身的散热性较差，故设置于第一石墨托盘230的石墨软毡柱260具有保温的作用，能够防止籽晶放置机构200上端的温度流失，进而确保籽晶放置机构200在其高度方向上的温度场的均匀性，确保放置于籽晶放置机构200的多个籽晶盒210的各个晶片的涂层都能够可靠地固化。

石墨杆220的数量可以根据需要设置；本实施例中，籽晶放置机构200包括四个石墨杆220，四个石墨杆220绕第二石墨托盘240的周向依次间隔分布；如此，使得多个重叠设置的籽晶盒210能够可靠地设置于四个石墨杆220限定的空间中，进而确保多个重叠设置的籽晶盒210设置于第一石墨托盘230和第二石墨托盘240之间的稳定性。当然，在其他实施例中，石墨杆220的数量还可以是两个、三个、六个等，在此不作具体限定。

石墨杆220与第二石墨托盘240的连接方式包括但不限于螺纹连接、插接、卡接；锁紧件250与石墨杆220的连接方式包括但不限于螺纹连接、卡接。

可选地，在其他实施方式中，石墨杆220还可以与籽晶盒210可滑动地插接，在此不作具体限定。

请参照图3，本实施例中，籽晶盒210包括底盘211、垫环212和支撑架213，垫环212设置于底盘211的上表面，环绕底盘211的周向延伸，垫环212的内周壁与底盘211的上表面之间形成凹陷的容纳空间，垫环212用于放置晶片；支撑架213与底盘211连接，且位于容纳空间内，支撑架213用于支撑晶片，且支撑架213将容纳空间划分出充气腔214，充气腔214可以用于填充惰性气体。

在使用多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010处理晶片时，可以将晶片的涂层面朝上的放置于籽晶盒210，晶片的C面则与籽晶盒210接触；多个籽晶盒210依次重叠设置，则可以将多个晶片一一地放置于各个籽晶盒210上，以便于同时处理多个晶片。其中，籽晶盒210的底盘211的上表面设置有垫环212，垫环212用于放置晶片，由于垫环212绕底盘211的周向延伸，且垫环212的内周壁与底盘211的上表面之间形成容纳空间，故可以减小晶片与籽晶盒210的接触面积，晶片大部分的C面不与籽晶盒210接触，则可以减少C面被污染的可能，而且减小晶片与籽晶盒210的接触，还能改善晶片因其自身和籽晶盒210的膨胀系数存在差别而出现无法预期的受力问题，改善晶片容易因不预期的受力而受损裂片的问题；进一步地，将支撑架213设置于容纳空间内，并利用支撑架213辅助支撑晶片，还能在晶片受压的情况下，改善其因自身重力和外界压力的双重作用增大形变而裂片、破损的问题；再进一步地，支撑架213将容纳空间划分出来的充气腔214能够用于填充惰性气体，以利用填充在充气腔214内的惰性气体抵抗晶片自身的重力，进而进一步改善晶片容易变形而导致破损、裂片的问题。

需要说明的是，籽晶盒210可以是由石墨制备的，即底盘211、垫环212和支撑架213均有石墨制备，石墨的膨胀系数2×10^-6-5×10^-6/K；晶片为碳化硅晶片，其膨胀系数为3×10^-6-6×10^-6/K。

进一步地，籽晶盒210还包括连接于底盘211的外缘219，外缘219环绕在垫环212的外周，且外缘219的高度大于垫环212的高度，且外缘219被配置为与放置于垫环212的晶片间隙分布。这样一来，即便是籽晶盒210和晶片两者的膨胀系数不同，在加热、以及加热后的降温过程中，也可以利用晶片和外缘219之间的间隙，避免晶片因其自身和籽晶盒210不同的膨胀程度而受到外缘219挤压，进而改善晶片因受到挤压而导致产生裂片现象的问题。

需要说明的是，放置于垫环212的晶片与外缘219之间的间距可以是0.2-0.3mm，例如：0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.27mm、0.30mm等，在此不作具体限定。

本实施例中，外缘219和垫环212两者与底盘211为一体成型的，外缘219还与垫环212的外周连接。如此设置，能够确保籽晶盒210的结构稳定性，进而确保晶片放置于籽晶盒210的稳定性。

当然，在其他实施例中，垫环212与底盘211可拆卸地连接，连接方式包括但不限于插接、卡接；这样一来，可以将底盘211的尺寸设置的较大，例如：可以将底盘211的尺寸设置为大于相关技术提供的直径最大的SiC晶片，然后可以根据需要放置于籽晶盒210的晶片的实际尺寸大小，更换不同尺寸的垫环212装配于底盘211，以使籽晶盒210具有良好的通用性，不需要针对不同尺寸的晶片生产尺寸不同的籽晶盒210，有利于降低籽晶盒210的制备成本。

请参照图3，本实施例中，支撑架213包括支撑环215、第一支撑杆216和第二支撑杆217，第一支撑杆216和第二支撑杆217交叉且连接，第一支撑杆216的两端以及第二支撑杆217的两端均与垫环212的内周壁连接；第一支撑杆216和第二支撑杆217的交点、垫环212的圆心以及支撑环215的圆心三者重合，支撑环215同时与第一支撑杆216和第二支撑杆217连接，支撑环215、第一支撑杆216和第二支撑杆217共同用于将容纳空间划分出多个呈扇形的充气腔214。如此设置，能够利用支撑环215和交叉呈“十”字的第一支撑杆216和第二支撑杆217可靠地辅助支撑晶片，以改善晶片变形而出现碎裂的问题；而且，有利于减少晶片与籽晶盒210的接触，以改善晶片的C面容易污染的问题。

进一步地，第一支撑杆216和第二支撑杆217垂直交叉。当然，在其他实施例中，第一支撑杆216和第二支撑杆217还可以呈非垂直的交叉。

支撑环215、第一支撑杆216和第二支撑杆217的高度可以根据需要选择，例如：3mm、4mm等，在此不作具体限定。支撑环215、第一支撑杆216和第二支撑杆217的宽度可以根据需要选择，例如：1mm、2mm等，在此不作具体限定。

再进一步地，支撑环215的直径d与垫环212的直径D的比值为0.55-0.65，例如：0.55、0.58、0.60、0.62、0.64、0.65等，在此不作具体限定。优化支撑环215和垫环212的直径比例，有利于使支撑环215支撑在较佳的位置处，进而有效地抵抗晶片变形的问题，优化支撑效果，有效地改善晶片容易出现裂片的现象。

需要说明的是，晶片的厚度通常在0.35-0.5mm左右，优化支撑环215和垫环212的直径比值，有利于对超薄的晶片进行可靠地支撑。

请参照图4，在一些实施方式中，支撑架213还包括第三支撑杆218，第三支撑杆218连接于支撑环215和垫环212之间，且位于充气腔214内，用于支撑晶片。由于晶片较薄，其边缘处更容易出现裂片的现象，特别是晶片受压加热时，晶片的边缘处更容易出现裂片的现象，而且涂层固化时，内外部热到传导不同步，外部容易出现气泡的缺陷，也容易导致裂片的问题；通过在充气腔214设置第三支撑杆218，以进一步辅助支撑晶片，能够将充气腔214划分成更小的区域，以增强晶片边缘的支撑，同时提高热扩散性，提高加热的均匀性，起到改善应力、减少边缘气泡的问题，进而提高涂层的固化质量，减少裂片的发生。

需要说明的是，第三支撑杆218的数量可以根据需要设置，例如：一个、两个、三个、四个等，在此不作具体限定。

还需要说明的是，第三支撑杆218也可以是石墨材料，其可以与底盘211、支撑环215和垫环212一体成型；或者可拆卸放置于底盘211并与支撑环215和垫环212抵接等，在此不作具体限定。

可选地，第三支撑杆218可以为弯折杆，例如：呈“S”字型的支撑杆，或折线型的支撑杆等，在此不作具体限定。如此设置，能够提高支撑和热扩散的效果。

本实施例还提供一种用上述装置进行多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，该方法在放置晶片前需要用惰性气体吹扫晶片的表面和籽晶盒210，防止其他杂质附着于晶片表面，进而改善在高温条件下杂质与籽晶发生反应的问题，改善籽晶被污染的问题。

多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法包括：对容纳腔分段抽真空；其中，以速率为15kPa/h将容纳腔抽真空6h左右，使容纳腔的气压从100000Pa抽到6000Pa，之后以速率为2kPa/h将容纳腔抽真空3h左右，使容纳腔的气压从6000Pa抽到20Pa。在抽真空后，向容纳腔内注入惰性气体，例如：氩气、氦气等，直到容纳腔内的气压达到100000Pa后，再次将容纳腔抽真空；可选地，此次抽真空的方式与前期分段抽真空的方式类似，在此不再赘述。如此，前期先将容纳腔抽真空、再充入惰性气体、再抽真空，可以清洗腔体，让惰性气体带走其他杂质。再次抽真空后，将容纳腔加热，并使容纳腔腔体处于惰性气体环境中；具体地，按照输气速率为0.2L/h向容纳腔通入惰性气体，且同时抽出容纳腔内的气体，以使容纳腔内的气压保持在6000Pa；当容纳腔的温度加热到1000℃。晶片的裂片率在3.6%左右。

可选地，在其他实施例中，分段抽真空的第一次抽真空的速率为13.5-16.5kPa/h（例如：13.5kPa/h、14kPa/h、14.5kPa/h、15kPa/h、15.5kPa/h、16kPa/h、16.5kPa/h等）将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压为6000Pa；然后第二次抽真空以速率为1.8-2.2kPa/h（例如：1.8kPa/h、2kPa/h、2.2kPa/h等）将容纳腔抽真空，直到容纳腔内的气压小于100Pa。

可选地，在其他实施例中，可以按照输气速率为0.1-0.3L/h（例如：0.1L/h、0.2L/h、0.3L/h等）向容纳腔通入惰性气体，且同时抽出容纳腔内的气体，以使容纳腔内的气压保持在21-40000Pa（例如：21Pa、50Pa、1000Pa、2000Pa、3000Pa、4000Pa、5000Pa、6000Pa、10000Pa、20000Pa、30000Pa、40000Pa等）；当容纳腔的温度加热到400-1600℃（例如：400℃、500℃、700℃、900℃、1100℃、1300℃、1500℃、1600℃等）时，保持2-5h（例如：2h、3h、4h、5h等）。

在前期抽真空时，采用分段抽真空的方式，控制容纳腔抽真空的速率先快后慢，以便于在抽真空的前期使容纳腔内的压力缓慢降低，以改善晶片在抽真空时容易裂片的风险，并提高抽真空清洗晶片和籽晶盒210、减少两者表面附着的杂质的效果；进一步地，本发明的方法在加热时，在容纳腔内补充惰性气体，以使容纳腔内的晶片处在一定的压力条件下加热，一方面改善裂片的情况，另一方面提高涂层的附着能力和强度，降低涂层脱离晶片的概率，减少涂层气泡产生，从而进一步减少裂片。

可选地，在加热时，升温可以按照一定的升温速率加热，例如：在3h内加热至1000℃，在4小时内加热到2000℃等。

可选地，在加热后，可以缓慢的降温，例如：在16h-24h左右的时间降温至室温（28℃左右），如此，即可改善晶片硬热胀冷缩而导致的炸裂问题。

需要说明的是，在整个处理晶片的抽真空、充入惰性气体的过程中，盖体112始终与壳体111连接，并封闭取放口，以使容纳腔处于封闭的环境，即使得籽晶放置机构200以及放置于籽晶放置机构200的晶片处于封闭环境中。

对比例1

对比例1采用的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置未在底盘连接用于支撑晶片的支撑架，只利用设置于底盘的边缘的垫环支撑晶片；其余工艺方法参照实施例1。

对比例1未设置支撑架辅助支撑晶片，使得晶片的中部无法利用支撑架辅助升温，只有晶片的边缘与垫环接触的位置能够受热，受热不均匀，晶片的边缘温度高，中部温度低，晶片表面的涂层受热不均匀、涂层容易脱落（如图5所示），甚至导致晶片裂片（如图6所示）；而实施例1的晶片表面的涂层则不会脱离，且晶片不会裂片（如图7所示）。

对比例2

对比例2也采用实施例1的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010处理晶片，不同之处在于工艺方法的参数，具体包括：

在前期抽真空时，未采用分段抽真空，按照速率为15kPa/h将容纳腔的气压从100000Pa抽到20Pa；其他工艺步骤参照实施例1。

对比例2的晶片的裂片率为7.3%。

对比例3

对比例3也采用实施例1的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010处理晶片，不同之处在于工艺方法的参数，具体包括：

在前期抽真空时，未采用分段抽真空，按照速率为2kPa/h将容纳腔的气压从100000Pa抽到20Pa；其他工艺步骤参照实施例1。

对比例3的晶片的裂片率为5.1%。

对比例4

对比例4也采用实施例1的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010处理晶片，不同之处在于工艺方法的参数，具体包括：

在前期抽真空时，未采用分段抽真空，按照速率为15kPa/h将容纳腔的气压从100000Pa抽到20Pa；且在加热时，未向容纳腔通入惰性气体；其他工艺步骤参照实施例1。

对比例4由于未进行分段抽真空，导致晶片的裂片率为7.8%，且由于对比例4未通入惰性气体进行保护，在加热时晶片的Si和Si的原子团挥发，对晶片分子排布造成不良影响，晶片质量受到不良影响。

综上所述，本发明的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置010能够用于处理碳化硅籽晶涂层，且能够提高涂层的附着质量和强度，减少裂片的产生。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，用多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置对碳化硅籽晶进行处理；其中，多片碳化硅籽晶涂层同时处理的装置包括：加热机构（100）和籽晶放置机构（200），所述加热机构（100）设置有容纳腔；所述籽晶放置机构（200）可拆卸地放置于所述容纳腔内；所述籽晶放置机构（200）包括多个籽晶盒（210），多个所述籽晶盒（210）可拆卸地依次重叠放置；所述籽晶盒（210）包括底盘（211）、垫环（212）和支撑架（213），所述垫环（212）设置于所述底盘（211）的上表面，且环绕所述底盘（211）的周向延伸，所述垫环（212）的内周壁与所述底盘（211）的上表面之间形成容纳空间，所述垫环（212）用于放置晶片；所述支撑架（213）与所述底盘（211）连接，且位于所述容纳空间内，所述支撑架（213）用于支撑所述晶片，且所述支撑架（213）将所述容纳空间划分出充气腔（214）；

所述多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法包括：

对所述容纳腔分段抽真空；其中，以速率为13.5-16.5kPa/h将所述容纳腔抽真空，直到所述容纳腔内的气压为6000Pa；然后以速率为1.8-2.2kPa/h将所述容纳腔抽真空，直到所述容纳腔内的气压小于100Pa；

向所述容纳腔内注入惰性气体，直到所述容纳腔内的气压达到100000Pa后，再次将所述容纳腔抽真空；

将所述容纳腔加热，并按照输气速率为0.1-0.3L/h向所述容纳腔通入所述惰性气体，且同时抽出所述容纳腔内的气体，以使所述容纳腔内的气压保持在21-40000Pa；当所述容纳腔的温度加热到400-1600℃时，保持2-5h。

2.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述支撑架（213）包括支撑环（215）、第一支撑杆（216）和第二支撑杆（217），所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）交叉且连接，所述第一支撑杆（216）的两端以及所述第二支撑杆（217）的两端均与所述垫环（212）的内周壁连接；所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）的交点、所述垫环（212）的圆心以及所述支撑环（215）的圆心三者重合，所述支撑环（215）同时与所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）连接，所述支撑环（215）、所述第一支撑杆（216）和所述第二支撑杆（217）共同用于将所述容纳空间划分出多个所述充气腔（214）。

3.根据权利要求2所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述支撑环（215）的直径与所述垫环（212）的直径的比值为0.55-0.65。

4.根据权利要求2所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述支撑架（213）还包括第三支撑杆（218），所述第三支撑杆（218）连接于所述支撑环（215）和所述垫环（212）之间，且位于所述充气腔（214）内，用于支撑所述晶片。

5.根据权利要求4所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述第三支撑杆（218）为弯折杆。

6.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述籽晶盒（210）还包括连接于所述底盘（211）的外缘（219），所述外缘（219）环绕在所述垫环（212）的外周，且所述外缘（219）的高度大于所述垫环（212）的高度，且所述外缘（219）被配置为与放置于所述垫环（212）的所述晶片间隙分布。

7.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述垫环（212）可拆卸地设置于所述底盘（211）的上表面。

8.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述加热机构（100）包括外壳（110）、石墨坩埚（120）、保温层（130）、加热件（140）、进气管（150）和出气管（160）；所述石墨坩埚（120）设置有所述容纳腔，所述石墨坩埚（120）设置于所述外壳（110）内，所述加热件（140）设置于所述石墨坩埚（120）的外侧；所述保温层（130）设置于所述加热件（140）和所述外壳（110）之间；所述进气管（150）和所述出气管（160）均与所述外壳（110）连接，且均与所述容纳腔连通，所述进气管（150）用于向所述容纳腔内输送惰性气体，所述出气管（160）用于将所述容纳腔内的气体抽出；

所述加热件（140）为加热电阻或感应加热线圈。

9.根据权利要求1所述的多片碳化硅籽晶涂层同时处理的方法，其特征在于，所述籽晶放置机构（200）还包括石墨杆（220）、第一石墨托盘（230）、第二石墨托盘（240）、锁紧件（250）和石墨软毡柱（260），

所述石墨杆（220）的第一端与所述第二石墨托盘（240）连接，所述石墨杆（220）的第二端与所述第一石墨托盘（230）插接，且所述石墨杆（220）的第二端从所述第一石墨托盘（230）背离所述第二石墨托盘（240）的一侧伸出，所述锁紧件（250）与所述石墨杆（220）的第二端可拆卸地连接；

依次重叠放置的多个所述籽晶盒（210）设置于所述第一石墨托盘（230）和所述第二石墨托盘（240）之间；

所述石墨软毡柱（260）连接于所述第一石墨托盘（230）背离所述第二石墨托盘（240）的一侧。