石墨盘修补方法技术

本发明专利技术在于提供一种设备与材料成本皆低，修补耗时短的石墨盘修补方法。修补方法包括以下步骤：清除报废石墨盘上蛀孔处，已被氨气蚀刻形成的多孔状石墨，判断出受损范围；通过机械加工，在报废石墨盘上加工出能涵盖受损范围的凹陷部；以由石墨块材加工而成的石墨修补块，对凹陷部进行相应的填补动作，填补完成之后，再加工修整至符合报废石墨盘的原有外型，使其成为报废石墨盘的一部分；以纯硅焊料进行硬焊，接合石墨修补块与报废石墨盘，在石墨修补块表面反应生长出碳化硅，与报废石墨盘原有的碳化硅镀层结合为一体，完成修补，使报废石墨盘能被再次使用。

Repair method of graphite disk

【技术实现步骤摘要】
石墨盘修补方法
本专利技术涉及一种石墨盘修补方法，尤其涉及一种应用于有机金属化学气相沉积(MetalOrganicChemicalVaporDeposition,MOCVD)磊晶炉的石墨盘(GraphiteSusceptor，GraphiteCarrier)的修补方法。
技术介绍
近年来氮化镓(GaN)系列化合物半导体材料，已经被成功应用于发光二极管(LightEmittingDiode,简称LED)照明，并将成为新一代5G行动通讯系统中不可或缺的高频与大功率微波电子组件，未来氮化镓(GaN)电子组件若能大量应用于电力转换设备上，还可在每个变电环节，减少电能耗损，堪称最具发展潜力的第三代半导体材料，而目前商品化的氮化镓(GaN)是半导体光电组件，大都是以MOCVD磊晶技术制作。LED芯片的良率，是由其发光波长的均匀性所决定，MOCVD磊晶炉为了精确调控LED磊晶圆发光波长的均匀性，其石墨盘需配合加热器，提供一优化晶圆温度均匀性，以沉积高质量的磊晶层，故石墨盘为MOCVD磊晶炉中非常重要的一个组件，同时也是LED磊晶厂的主要耗材之一。如图1、2和图3、4所示，石墨盘100不管是单片式或是多片式的型式，其两者的盘本体，通常会采用石墨材料来制作，并在顶面设置对应数量的片坑(pocket)110，参阅图1和图3，以承载晶圆200；底面中心则有一转轴孔120，参阅图2和图4，用于支撑与旋转石墨盘，而整个表面上会再利用CVD法，镀一层100至180μm厚度的碳化硅镀层20，参阅图5。其中，碳化硅镀层20的主要功能如下所示：第一点：保护石墨底材10免于被MOCVD磊晶制程中的氨气(NH3)反应气体侵蚀；碳化硅材料具有极佳的高温化学稳定性，且CVD碳化硅镀层20是一致密的气相生长多晶膜，在石墨底材10表面镀碳化硅后，能有效隔绝MOCVD制程气体。第二点：石墨底材10在高温下容易大量放气(outgassing)，释出的气体会污染MOCVD制程反应气氛，降低磊晶层质量，石墨盘100镀上碳化硅镀层20密封后，可有效防止此放气现象。第三点：提高石墨盘100，其热传性质，由于碳化硅的热传导与热辐射系数皆高于石墨，在石墨底材10表面镀上一层碳化硅可获得较佳的盘面均温性。第四点：由于石墨底材10的材料特性，表面易于剥离产生粉尘，会对磊芯片造成微粒(particle)污染，以CVD碳化硅镀膜后形成高硬度耐磨表层，不易产生微粒。石墨盘在使用过程中，会经常性地遭受到外力撞击，可能来自于搬运过程，上下料或人为意外碰撞，但最主要的撞击因素，还是来自于晶圆200的碰撞，况且当前LED磊晶的晶圆200，为蓝宝石晶圆(Sapphire(Al2O3)Wafer)，非常坚硬；撞击的问题，尤其常见于高转速型的MOCVD磊晶炉之中，其石墨盘100的转速，高达每分钟1000转，机台在启动与停止的过程当中，由于惯性力的作用，坚硬的蓝宝石制的晶圆200，经常会被甩动，撞击石墨盘100的片坑(Pocket)110的侧壁或边缘，造成碳化硅镀层20出现一些损伤，例如：缺角，请参阅图5；更严重的是，新一代大型的磊晶炉，其石墨盘100的外径约700mm，强大的离心力，使得晶圆200的撞击力更大，破坏力更强。长期研究报废的碳化硅镀膜石墨承载盘，发现其损坏都源自于石墨盘的损伤，再经由MOCVD磊晶制程高温裂解氨气(NH3)的强烈气相蚀刻作用，淘空石墨底材形成蛀孔，最终导致承载盘报废。为了解决承载盘报废问题，本案专利技术人申请了专利文献1，其中记载了利用化学气相渗透(CVI)碳化硅(SiC)的方法，形成一SiC/SiC复合材料填补于报废石墨盘的破损孔洞处，也就是蛀孔处。专利文献1存在以下几个问题点：第一点：专利文献1利用CVI法修补报废石墨盘的蛀孔，需要大型的CVD反应炉，其设备造价高；再者，以CVI法生长碳化硅所需的反应时间通常要好几天，因此专利文献1修补报废石墨盘的生产成本将会很高。第二点：LED磊晶圆温度的均匀性，会影响磊晶层成份的一致性，微小的温度差异对LED芯片波长的均匀性就有明显的影响，一般要求将磊晶圆表面任何一点的温度与预定生长温度偏差控制在1℃以内，因此石墨盘必须提供极为均匀的表面温度分布。参考专利文献1利用CVISiC/SiC复合材料填补于报废石墨盘的破损孔洞，形成完整修补区，使得修补区的材质明显与石墨盘不同，会破坏石墨盘原来的表面温度分布，进而影响所生长LED磊晶圆的发光波长一致性，降低LED芯片生产良率。第三点：专利文献1在进行CVI生长碳化硅时，不只在修补区沉积碳化硅，也会在整体石墨盘表面再镀上一层新的CVD碳化硅膜，也就是增加了石墨盘上原本碳化硅镀层的厚度，因此也改变石墨盘原本的所有热传性质，这对必须针对LED生长温度的热流，进行精密调节的石墨盘，会造成困扰，使得所生长LED磊晶圆的波长变异性大，降低LED芯片生产良率。专利文献1为专利公开号为TWI574336B，专利名称为回收再生晶圆承载盘及其修复方法的中国台湾专利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本的石墨盘修补方法，应用于修复报废的石墨盘，回收再利用，可以大幅降低LED磊晶制程的耗材成本。本专利技术正是为了解决上述问题而研发的，为达到本专利技术的目的，本专利技术的技术手段是这样实现的，为一种石墨盘修补方法，应用于修复回收的报废石墨盘，所述报废石墨盘包含有一顶面凹设有至少一片坑的石墨底材、及一包覆于所述石墨底材表面外的碳化硅镀层，且所述报废石墨盘还具有至少一蛀孔，所述蛀孔位于所述碳化硅镀层下方，是由氨气蚀刻石墨底材形成的空孔，其特征在于：包括下列步骤：判断步骤：清除报废石墨盘上蛀孔处，已被氨气蚀刻形成的多孔状石墨，判断出受损范围；加工步骤：通过机械加工，在报废石墨盘上加工出能涵盖受损范围的凹陷部；填补步骤：以由石墨块材加工而成的石墨修补块，对凹陷部进行相应的填补动作，填补完成之后，再加工修整至符合报废石墨盘的原有外型，使其成为报废石墨盘的一部分；以及修补步骤：以纯硅焊料进行硬焊，接合石墨修补块与报废石墨盘，在石墨修补块表面反应生长出碳化硅，与报废石墨盘原有的碳化硅镀层结合为一体。优选的是，所述石墨修补块呈圆柱体形。优选的是，所述石墨修补块的直径尺寸范围为4.0mm至20.0mm。优选的是，所述石墨修补块呈长方体形。优选的是，所述填补步骤中，以所述石墨修补块填补所述凹陷部时，其两者间间隙配合的最小间隙值为0.001mm，最大间隙值为0.05mm。优选的是，所述纯硅焊料为纯硅颗粒或纯硅粉末；所述纯硅焊料的硅纯度为98％以上。优选的是，所述修补步骤中，所述纯硅焊料的硬焊作业采用真空高温炉，其硬焊温度范围为1450℃至1650℃。优选的是，所述修补步骤中，所述纯硅焊料的硬焊作业采用真空高温炉，其真空压力范围为0.5torr至0.001torr。对照先前技术，本专利技术具有的优点如下所示：第一点：本专利技术石墨盘修补方法，所使用的设备与材料成本，远低于专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨盘修补方法，应用于修复回收的报废石墨盘(300)，所述报废石墨盘(300)包含有一顶面凹设有至少一片坑(110)的石墨底材(10)、及一包覆于所述石墨底材(10)表面外的碳化硅镀层(20)，且所述报废石墨盘(300)还具有至少一蛀孔(30)，所述蛀孔(30)位于所述碳化硅镀层(20)下方，是由氨气蚀刻石墨底材(10)形成的空孔，其特征在于:包括下列步骤：/n判断步骤(Ⅰ)：清除报废石墨盘(300)上蛀孔(30)处已被氨气蚀刻形成的多孔状石墨(40)，判断出受损范围(1)；/n加工步骤(Ⅱ)：通过机械加工，在报废石墨盘(300)上加工出能涵盖受损范围(1)的凹陷部(2)；/n填补步骤(Ⅲ)：以由石墨块材加工而成的石墨修补块(3)，对凹陷部(2)进行相应的填补动作，填补完成之后，再加工修整至符合报废石墨盘(300)的原有外型，使其成为报废石墨盘(300)的一部分；以及/n修补步骤(Ⅳ)：以纯硅焊料(4)进行硬焊，接合石墨修补块(3)与报废石墨盘(300)，在石墨修补块(3)表面反应生长出碳化硅，与报废石墨盘(300)原有的碳化硅镀层(20)结合为一体。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨盘修补方法，应用于修复回收的报废石墨盘(300)，所述报废石墨盘(300)包含有一顶面凹设有至少一片坑(110)的石墨底材(10)、及一包覆于所述石墨底材(10)表面外的碳化硅镀层(20)，且所述报废石墨盘(300)还具有至少一蛀孔(30)，所述蛀孔(30)位于所述碳化硅镀层(20)下方，是由氨气蚀刻石墨底材(10)形成的空孔，其特征在于:包括下列步骤：
判断步骤(Ⅰ)：清除报废石墨盘(300)上蛀孔(30)处已被氨气蚀刻形成的多孔状石墨(40)，判断出受损范围(1)；
加工步骤(Ⅱ)：通过机械加工，在报废石墨盘(300)上加工出能涵盖受损范围(1)的凹陷部(2)；
填补步骤(Ⅲ)：以由石墨块材加工而成的石墨修补块(3)，对凹陷部(2)进行相应的填补动作，填补完成之后，再加工修整至符合报废石墨盘(300)的原有外型，使其成为报废石墨盘(300)的一部分；以及
修补步骤(Ⅳ)：以纯硅焊料(4)进行硬焊，接合石墨修补块(3)与报废石墨盘(300)，在石墨修补块(3)表面反应生长出碳化硅，与报废石墨盘(300)原有的碳化硅镀层(20)结合为一体。


2.根据权利要求1所述的石墨盘修补方...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜天渊，
申请(专利权)人：桦榆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：塞舌尔;SC