【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件，具體涉及一種sic邊緣環及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著半導體技術的不斷發展，為降低芯片的成本，si晶圓的尺寸已發展至12英寸，單個晶圓上包含的晶體管數目顯著增多。為消除晶圓中的缺陷、應力并改善產品性能，需要對經過離子注入、薄膜沉積等工藝后的晶圓進行快速熱處理。而快速退火爐是對晶圓進行快速熱退火處理的關鍵設備，在半導體制造過程中扮演著越來越重要的角色。其中，sic?邊緣環（edge-ring）部件作為快速退火爐的重要陶瓷零部件之一，與si晶圓直接接觸，起到承托晶圓、均勻晶圓溫度的功能，其在使用過程中要經受長時間且嚴苛的急速升溫/降溫熱震循環條件，sic?edge-ring部件力學和導熱性能的優劣及材質和性能的均勻性直接影響到部件的使用壽命，以及si晶圓的熱處理效果和快速退火爐的工作效率和穩定性。
2、現有技術中，sic?edge-ring部件的制備方法包括反應燒結法、化學氣相沉積法以及熱壓燒結法，反應燒結法得到的sic?edge-ring部件成本低廉，但純度較低且含有大量雜質元素、部件內殘留過多的si和未反應的c，材質均勻性較差；化學氣相沉積法（cvd）制備的sic?edge-ring部件純度非常高，但在200?~?1500?nm范圍內具有透光性，導致在使用過程中部件的溫度均勻性較差；熱壓燒結法制備的sic?edge-ring部件既具有高的純度又具有非常低的透光性，但制造成本高昂。綜上所述，從國產化和性能兼顧兩個角度考慮，亟需開發一種創新的快速退火爐用sic?edge-ring部件及
技術實現思路
1、針對上述
技術介紹
中存在的不足，本專利技術主要解決現有技術中所制備的sicedge-ring部件制造成本高昂、純度低、雜質含量高、透光導致溫度均勻性差的技術問題。本專利技術提供一種sic邊緣環及其制備方法和應用。該方法通過致密化處理有助于降低sic陶瓷芯層的孔隙率，并在sic陶瓷芯層表面沉積厚度精確可控的sic涂層，避免了芯層與表面涂層之間的熱失配而導致表面涂層開裂、脫落的問題。
2、本專利技術第一個目的是提供一種sic邊緣環的制備方法，包括以下步驟：
3、制備環狀的sic陶瓷芯層；
4、對sic陶瓷芯層進行致密化處理；
5、在致密化處理后的sic陶瓷芯層的上表面和下表面分別沉積sic涂層，得到sic邊緣環。
6、優選地，所述環狀的sic陶瓷芯層的厚度為0.1?~?0.3?mm。
7、優選地，所述環狀的sic陶瓷芯層是按照以下步驟制得：
8、配制體積分數≥70vol%的sic陶瓷漿料；
9、將sic陶瓷漿料采用注漿成型方法成型環狀的sic陶瓷坯體；
10、將sic陶瓷坯體依次進行排膠、燒結，即得環狀的sic陶瓷芯層；
11、其中，排膠時的溫度為600～1000℃，排膠時長為1~3h，
12、燒結時的溫度為1700～2100℃，燒結時長為0.5~3h。
13、優選地，對sic陶瓷芯層進行致密化處理時，采用化學氣相滲透方法、聚合物浸漬裂解方法、反應熔體滲透方法中的一種或幾種的組合方式，對sic陶瓷芯層進行一次或多次致密化處理。
14、優選地，致密化處理后的sic陶瓷芯層的體積密度為2.5?~?3.2?g/cm3。
15、優選地，所述sic涂層的厚度為0.05?~?0.20?mm；所述sic涂層致密且無孔隙缺陷，sic涂層中的晶粒大小為0.5?~?20?μm。
16、優選地，在致密化處理后的sic陶瓷芯層的上表面和下表面分別沉積sic涂層，包括：
17、將致密化處理后的sic陶瓷芯層置于化學氣相沉積爐中，以mts、h2和ar分別作為反應氣、載氣、稀釋氣，于1250~1400℃下沉積10?~30h；
18、其中，mts、h2和ar的體積比1：（5～10）：（1～3）；
19、mts流速為0.5～1.5l/min；h2流速為2.5～7.5l/min；ar流速為1.0～4.5l/min。
20、優選地，在致密化處理后的sic陶瓷芯層的上表面和下表面分別沉積sic涂層之后，還包括：對沉積有sic涂層的sic陶瓷芯層采用精密旋轉臺磨床進行精加工，其進給速率0.5~?6μm/min，加工后的表面粗糙度ra＜0.2μm。
21、本專利技術第二個目的是提供一種sic邊緣環。
22、本專利技術第三個目的是提供一種sic邊緣環在晶圓退火中的應用。
23、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
24、本專利技術提供了一種sic邊緣環及其制備方法和應用，本專利技術提供的快速退火爐用sic?edge-ring部件具有三明治結構特征，即由位于芯部的超薄sic陶瓷和表層的cvd?sic涂層共同組成。本專利技術所提供的sic?edge-ring部件制備方法具有對燒結設備要求低、凈尺寸加工量少、表面純度高、熱導性能優異、制備成本低、不透光溫度均勻性好的優點，能夠滿足晶圓快速熱處理工藝使用需求。
25、本專利技術制得的sic陶瓷芯層的厚度小于最終部件的厚度（0.4?mm），為表層cvd?sic涂層沉積提供模板，且該模板可以作為sic?edge-ring部件的一部分，減少了cvd?sic涂層的沉積時間，有利于大幅降低制造成本。
26、本專利技術采用化學氣相滲透技術、聚合物浸漬裂解技術、反應熔體滲透技術其中的一種或幾種的組合方式，對超薄sic陶瓷芯層進行一次或多次致密化處理有助于降低超薄sic陶瓷芯層的孔隙率，大幅增加入射光在超薄sic陶瓷芯層中的反射路徑，對入射光形成高效吸收，顯著降低光透過率，提高部件在使用工況下的溫度均勻性。
27、本專利技術采用化學氣相沉積法在超薄sic陶瓷芯層表面沉積厚度精確可控的sic涂層，且sic涂層厚度范圍控制在0.05~0.20?mm，具有如下優點：化學沉積法制備的sic涂層與sic陶瓷芯層從材質上均屬于sic，熱膨脹系數差異非常小且可忽略不計，避免了芯層與表面涂層之間的熱失配而導致表面涂層開裂、脫落的問題。涂層沉積厚度精確可控有助于一次性沉積到sic?edge-ring部件要求的公差尺寸范圍，極大程度減少精加工時長和成本，大幅增加sic?edge-ring部件生產效率和加工良品率。
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1.一種SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，所述環狀的SiC陶瓷芯層的厚度為0.1?~?0.3?mm。
3.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，所述環狀的SiC陶瓷芯層是按照以下步驟制得：
4.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，對SiC陶瓷芯層進行致密化處理時，采用化學氣相滲透方法、聚合物浸漬裂解方法、反應熔體滲透方法中的一種或幾種的組合方式，對SiC陶瓷芯層進行一次或多次致密化處理。
5.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，致密化處理后的SiC陶瓷芯層的體積密度為2.5~3.2?g/cm3。
6.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，所述SiC涂層的厚度為0.05~0.20?mm；所述SiC涂層致密且無孔隙缺陷，SiC涂層中的晶粒大小為0.5~20?μm。
7.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，在致密化處理后的SiC陶瓷芯層的上表面
8.根據權利要求1所述的SiC邊緣環的制備方法，其特征在于，在致密化處理后的SiC陶瓷芯層的上表面和下表面分別沉積SiC涂層之后，還包括：對沉積有SiC涂層的SiC陶瓷芯層采用精密旋轉臺磨床進行精加工，其進給速率0.5~?6μm/min，加工后的表面粗糙度Ra＜0.2μm。
9.一種權利要求1~8任一項所述的方法制得的SiC邊緣環。
10.一種權利要求9所述的SiC邊緣環在晶圓退火中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種sic邊緣環的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的sic邊緣環的制備方法，其特征在于，所述環狀的sic陶瓷芯層的厚度為0.1?~?0.3?mm。
3.根據權利要求1所述的sic邊緣環的制備方法，其特征在于，所述環狀的sic陶瓷芯層是按照以下步驟制得：
4.根據權利要求1所述的sic邊緣環的制備方法，其特征在于，對sic陶瓷芯層進行致密化處理時，采用化學氣相滲透方法、聚合物浸漬裂解方法、反應熔體滲透方法中的一種或幾種的組合方式，對sic陶瓷芯層進行一次或多次致密化處理。
5.根據權利要求1所述的sic邊緣環的制備方法，其特征在于，致密化處理后的sic陶瓷芯層的體積密度為2.5~3.2?g/cm3。
6.根據權利要求1所述的sic邊...
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