籽晶粘接设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体领域，尤其是涉及一种籽晶粘接设备。


背景技术：

2.相关技术中指出，目前长晶大都采用ptv法，籽晶固定方式有种：机械固定和粘接法。但是机械固定应力较大，因此，大多采用粘接法，现有的籽晶粘接方式需要通过三层碳纸将籽晶粘结在籽晶托内，且每层碳纸之间均通过胶粘贴在一起，需要手工刮胶三遍才能将籽晶粘贴在籽晶托内，然后再用一个下压装置将籽晶压紧在籽晶托中，最后将籽晶、籽晶托和下压装置一起放入到加热炉中进行烧结固化，使籽晶牢固的粘接在籽晶托上，烧结固化结束后，籽晶粘接完成。但粘接法很容易使籽晶出现以下两种缺陷，在后续长晶中，晶体中出现微管等缺陷：
3.1)在烧结固化过程中容易出现黑胶区(过烧，即温度过高)、黄胶区(虚胶)等都会对后续晶体生长造成很大的影响，造成黑胶区和黄胶区出现的原因主要有以下两点：
4.①
胶分布不均，导致散热不均，出现黑胶区或黄胶区：一方面由于手工刮胶会导致胶分布不均，手刮胶层数越多，不均匀现象越严重，另一方面由于下压装置在下压时应力集中，导致籽晶位置发生偏移，也会导致胶分布不均；
②
下压装置对烧结温度的影响也会导致黑胶区和黄胶区的出现，烧结温度过高会出现黑胶区，烧结温度过低则会出现黄胶区，传统的下压装置一般是一块实心或空心的铁块，铁块受热后也会散发热量，若铁块为实心铁块，则会导致烧结过程中，籽晶的烧结温度过高而出现黑胶区，若铁块为空心结构，则会导致烧结过程中，籽晶的烧结温度过低而出现黄胶区。
5.2)烧结固化过程中还会挥发出大量的有机物或碳纸碎屑，会造成粘接区包裹杂质的出现。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种籽晶粘接设备，能够避免烧结过程中因温度过高或过低，而导致籽晶出现黑胶区(过烧)或黄胶区(虚烧)，影响粘接后籽晶的质量，同时避免烧结过程中，破损的石墨纸或有机胶因中温烧结挥发的大颗粒杂质，进入籽晶背面粘接区，导致粘接区包裹杂质的情况出现。
7.根据本实用新型籽晶粘接设备，包括籽晶托和压紧装置，所述籽晶通过碳纸粘贴在所述籽晶托内侧底部；所述压紧装置限定出一个容纳腔，所述容纳腔内设置蜂窝散热结构，所述籽晶的上表面与所述蜂窝散热结构的下表面贴合，所述压紧装置将所述籽晶压紧在所述籽晶托内侧底部，所述压紧装置的外径d1与所述籽晶托内径d2的关系为：0＜d2-d1≤0.5mm。
8.本实施例压紧装置内部这有蜂窝散热结构，蜂窝散热结构既能散热，避免籽晶的烧结温度过高，同时又具有发热作用，避免籽晶的烧结温度过低，从而避免了籽晶在烧结过
程中出现黑胶区或黄胶区，保证了粘接后籽晶的质量。另外，压紧装置外径与籽晶托内径之间最大差值为0.5mm，使得压紧装置在下压的过程中紧贴籽晶托内壁向下移动，有效地解决了压紧装置在籽晶托内出现打滑现象而带动籽晶位置移动，从而导致籽晶与籽晶托底部之间的胶分布不均而致使散热不均的问题，提高了籽晶粘接的质量。
9.在一些实施例中，本实用新型蜂窝散热结构为空心圆柱体网状结构，所述网状结构的孔径为2.5mm-3.0mm。本实施例具有较好的散热性和传热性，对籽晶的烧结温度影响较小。
10.在一些实施例中，本实用新型所述籽晶通过碳纸纸环粘贴在所述籽晶托内侧底部，所述碳纸纸环的厚度为0.4mm-0.5mm。本实施例增加了籽晶与籽晶托之间碳纸的厚度，只刷一层胶，降低了散热不均的几率，进一步避免或降低了籽晶出现黑胶区或黄胶区出现的几率。
11.在一些实施例中，本实用新型压紧装置顶部连接有石墨托，所述石墨托顶部连接有收集仓，所述收集仓具有进气通道，所述容纳腔通过所述进气通道与外部连通，所述进气通道的直径在由下至上的方向上逐渐减小。由于烧结过程中，会不断地对加热炉内部抽真空，使加热炉处于一个负压的工作环境，因此，烧结过程中籽晶托内出现的杂质(例如碳纸纸屑、胶受热后产生的颗粒物)会依次经过蜂窝散热结构、进气通道，被抽吸至加热炉外部，在经过进气通道时，大部分杂质会附着并沉积在进气通道内壁，少部分没有附着在进气通道内部被抽吸至加热炉外部。
12.在一些实施例中，本实用新型进气通道共设置有7个，所述进气通道底部直径为3cm-4cm，其顶部直径为1-2cm，高度为7cm-8cm。进气通道的尺寸可根据预计产生的杂质量来设定。
13.在一些实施例中，本实用新型压紧装置底部边缘处均布有第一气道，所述第一气道与所述容纳腔连通，在所述籽晶周边的所述籽晶托上开设有与第一气道连通的第二气道。本实施例第一气道和第二气道均设置在籽晶的周边，有利于籽晶周围气体的流动性，进而有利于散热的均匀性，保证了籽晶粘接的质量。
附图说明
14.图1是根据本实用新型一个实施例的籽晶粘接设备的示意图；
15.图2是根据本实用新型一个实施例的籽晶粘接设备的籽晶托示意图；
16.图3是根据本实用新型一个实施例的籽晶粘接设备的蜂窝散热结构示意图。
17.图4是根据本实用新型一个实施例的籽晶粘接设备的收集仓示意图。
18.附图标记：
19.100：压紧装置，101：第一气道，102：蜂窝散热结构，103：石墨托；
20.200：籽晶；
21.300：籽晶托，301：第二气道；
22.400：收集仓，401：进气通道。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
24.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
25.下面参考图1-图4描述根据本实用新型实施例的一种籽晶粘接设备，避免了籽晶粘接过程中胶分布不均，以及后期烧结固化过程中散热不均或温度过高、过低而导致籽晶出现黑胶区或黄胶区，降低籽晶的质量。
26.参照图1至图3所示，籽晶200通过碳纸粘贴在籽晶托300内侧底部，本实施例碳纸为碳纸纸环，采用石墨纸，压紧装置100采用钢材料制作而成，压紧装置100限定出一个容纳腔，容纳腔内设置蜂窝散热结构102，籽晶200的上表面与蜂窝散热结构102的下表面贴合，换言之，压紧装置100的外径d1与籽晶托300内径d2的关系为：0＜d2-d1≤0.5mm，本实施例压紧装置100的外径d1与籽晶托300内径d2的差值为0.4mm。
27.本实施例籽晶粘接方法如下：
28.s1籽晶200背面(下表面)和籽晶托300内侧底部均均匀涂上一层胶；
29.s2将石墨纸纸环(图中未显示)粘贴在籽晶200背面，籽晶200通过石墨纸纸环粘贴在籽晶托300内侧底部。
30.s3压紧装置100下压至籽晶托300底部，将籽晶200压紧在籽晶托300底部，由于压紧装置100与籽晶托300之间具有一定间隙，为了保证在烧结固化工艺中，防止压紧装置100在籽晶托300内出现晃动的情况，以避免籽晶200位置的移动，可以在压紧装置100与籽晶托300之间的间隙处填充石墨纸。
31.s4将压紧装置100和籽晶托300整体放到加热炉内进行烧结固化，在加热过程中，压紧装置100为空心结构，有效地防止了自身热量过高而导致籽晶的烧结温度过高，又考虑到空心结构会导致压紧装置100自身热量降低，散发的热量少，进而导致籽晶200烧结温度过低，因此，在压紧装置100内部设置蜂窝散热结构102，蜂窝散热结构102可由导热性较好的钢材料制作而成，具有散热作用的同时，自身又会散发一部分热量，保证了压紧装置100在空心的情况下，不会导致籽晶200的烧结温度过低，有效地避免了烧结过程中，籽晶200的烧结温度过高或高低，避免了黑胶区和黄胶区的出现，保证了籽晶200的烧结温度符合工艺要求，从而保证了籽晶烧结的质量。
[0032]’参照图2和图3，在一些实施例中，本实用新型蜂窝散热结构102为空心圆柱体的网状结构，进一步，网状结构的孔径为5.0mm-10mm，使网状结构在具有较好地散热性和导热性的情况下，不会过滤细小杂质，从而使得杂质能够穿过网状结构，避免了杂质在籽晶200生长面(上表面)与网状结构之间堆积，影响籽晶200的质量。网状结构的孔径可以是5.0mm、5.1mm、6.3mm等，若孔径太大，则蜂散热结构102自身散发的热量不够，有可能会导致籽晶200的烧结温度过低，因此，不建议选择太大的孔径，而孔径太小，又会将杂质过滤并堆积在
籽晶200与蜂窝散热结构102之间，影响籽晶200的质量。可根据实际情况选择在合适的孔径，但不建议孔径小于5.0mm、大于10mm。
[0033]
传统粘接籽晶200时，采用三层碳纸刷三层胶，容易导致散热不均匀，而导致籽晶200出现黑胶区和黄胶区。为进一步防止籽晶200在烧结固化过程中散热不均匀，在一些实施例中，本实用新型籽晶200通过石墨纸纸环粘贴在籽晶托300内侧底部，石墨纸纸环的厚度为0.4mm，当然，石墨纸纸环的厚度可根据实际需要进行选择，也可以是0.45mm、0.5mm等。本实施例增加了石墨纸纸环的厚度，仅采用一层石墨纸纸环，减少了刷胶的次数，从而降低了因胶分布不均而导致散热不均的现象，进而导致籽晶200出现黑胶区或黄胶区的几率，保证了粘接后籽晶200的质量。
[0034]
参照图1和图4所示，在一些实施例中，本实用新型压紧装置100顶部连接有石墨托103，石墨托103顶部连接有收集仓400，收集仓400具有进气通道401，容纳腔通过进气通道401与外部连通，进气通道401的直径在由下至上的方向上逐渐减小。烧结过程中，会不断地对加热炉内部抽真空，使加热炉处于一个负压的工作环境，因此，烧结过程中籽晶托300内出现的杂质(例如碳纸纸屑、胶受热后产生的颗粒物)会依次经过蜂窝散热结构102、进气通道401，被抽吸至加热炉外部，杂质在经过进气通道时，大部分杂质会附着并沉积在进气通道401内壁，少部分没有附着在进气通道401内壁的杂质，则被抽吸至加热炉外部，保证了籽晶200烧结固化过程中的洁净度，从而对籽晶200的质量不造成影响，避免后续长晶中，出现微管等缺陷。
[0035]
参照图4所示，进一步，在一些实施例中，本实用新型进气通道401可以设置7个，当然也可以根据需要设置1个、2个、3个、4个等，以便收集更多的杂质。
[0036]
参照图2所示，在一些实施例中，本实用新型压紧装置100底部边缘处均布有第一气道101，第一气道101与容纳腔连通；在籽晶200周边的籽晶托300上开设有与第一气道连通的第二气道301。本实施例第一气道101和第二气道301均设置在籽晶200的周边，使得籽晶200周围的气体具有较好的流动性，有利于散热的均匀性，从而在粘接过程中对籽晶200不产生印象，保证了籽晶200的质量。
[0037]
根据本实用新型实施例的籽晶粘接设备的其他构成例如蜂窝散热结构102、对加热炉抽真空等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0038]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0039]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0040]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是
机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0041]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0042]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0043]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。