一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料及其制备工艺的制作方法

    专利2026-07-13  4


    本发明涉及石墨烯制备领域,更具体地说,它涉及一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料及其制备工艺。


    背景技术:

    1、迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数,在半导体材料中,由某种原因产生的载流子处于无规则的热运动,当外加电压时,载流子受到电场力作用,做定向运动形成电流,迁移率越大,载流子运动越快,半导体材料的导电率也就越高,在进行制备高迁移率的碳化硅基石墨烯材料时,硅原子的升华速率过快,易导致碳原子在短时间内富集在成核点附近,但是碳原子重构的扩散速度相对较慢,若生长时间短则生长出的材料对衬底的覆盖率低,若生长时间长则在某些成核点生长出的石墨烯又太厚;

    2、碳化硅基石墨烯材料在进行制备时,由于碳化硅基石衬底表面存在不滚则的凹陷部分,对于凹陷部分难以进行有效抛光,需要进行重复抛光后才能完成,导致抛光工作量增加,抛光成本升高,公开号为cn116810500a的中国发明专利公开了一种碳化硅晶片抛光工艺,其通过调节装置的触发器和旋转块以及相关组件,在活动杆顶部受到设定压力后,可对活动杆顶部及周围的抛光垫进行支撑扩大,增加抛光垫与加工工件的接触面积,对于一些拐弯性死角也可处理到,提高对抛光液的处理效果,减少重复抛光工作量,但在实际抛光过程中,由于活动杆的长期顶推抛光垫,抛光垫抛光时的凸起处部位磨损严重,所受到的挤压力也更大,而所抛光的表面是存在不规则的凸起和凹陷的,导致抛光垫的局部位置磨损严重,而局部位置在抛光时所起作用不大,抛光垫需要频繁更换。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料及其制备工艺,解决相关技术中抛光垫抛光时的凸起处部位磨损严重,所受到的挤压力也更大,而所抛光的表面是存在不规则的凸起和凹陷的,导致抛光垫的局部位置磨损严重,而局部位置在抛光时所起作用不大,抛光垫需要频繁更换的技术问题。

    2、本发明提供了一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,包括如下步骤:

    3、s1、将碳化硅衬底置于去离子水中超声冲洗15min,再进行酸洗15min,最后进行碱洗15min,取出后用去离子水冲洗;

    4、s2、将得到的预处理碳化硅衬底表面通过抛光机进行抛光,并将抛光后的碳化硅衬底通过通入氮气的气枪进行吹扫,去除碳化硅衬底表面的水分,得到二次清洗的碳化硅衬底;

    5、s3、将二次清洗后的碳化硅衬底,在1400-1600℃、h2流量40l/min、100mbar下,对预处理后的碳化硅衬底刻蚀30sec;

    6、s4、以氩气作为载气,在1600-1800℃、5mbar的压力环境下生长20min后,将温度降低至1400-1600℃,保持2h,制得高迁移率碳化硅基石墨烯材料。

    7、本发明的至少一个实施例中公开了,抛光机包括机座,机座上安装有固定件,其用于固定碳化硅衬底,固定件连接有驱动其自转的固定件驱动机构;

    8、抛光座,抛光座靠近固定件的一侧铺设有抛光带,抛光带能够沿抛光座的下表面移动,抛光带连接驱动其移动的移动驱动机构;

    9、抛光座连接驱动其自转的第一驱动机构;

    10、抛光座连接驱动其沿竖直面移动的第二驱动机构;

    11、变形机构,其用于调整抛光带位于抛光座靠近固定件一侧的抛光面的形状。

    12、本发明的至少一个实施例中公开了,移动驱动机构包括多个张紧辊和传动辊,多个张紧辊和从传动辊的转轴分别与抛光座转动连接,传动辊的转轴连接有驱动其绕自身轴线转动的传动驱动件,抛光带分别绕过多个张紧辊和传动辊外部。

    13、本发明的至少一个实施例中公开了,移动驱动机构包括转动安装于抛光座上的收卷轮,抛光带一端与收卷轮固定连接,抛光带的另一端固定连接有放卷轮,放卷轮的转轴与抛光座转动连接,抛光带卷绕于收卷轮和放卷轮上,收卷轮连接有驱动其绕自身轴线转动的a收卷驱动件,放卷轮连接有驱动其绕自身轴线转动的b放卷驱动件。

    14、本发明的至少一个实施例中公开了,第一驱动机构包括支撑座,支撑座底端与抛光座固定连接,支撑外部固定连接有安装座,安装座侧面与机座滑动连接,抛光座顶端连接有驱动其自转的旋转驱动件。

    15、本发明的至少一个实施例中公开了,第二驱动机构包括与安装座螺纹连接的螺杆,螺杆一端连接驱动其绕自身轴线转动的第二驱动件,螺杆外部与机座转动连接。

    16、本发明的至少一个实施例中公开了,变形机构为多个伸缩件,伸缩件包括固定块和挤压块,固定块远离挤压块的一侧与抛光座固定连接,挤压块用于推挤抛光带,挤压块能够移动靠近或远离固定块,挤压块连接有驱动其移动的伸缩驱动机构。

    17、本发明的至少一个实施例中公开了,伸缩驱动机构为弹性件,弹性件的一端与固定块固定连接,弹性件的另一端与挤压块固定连接。

    18、本发明的至少一个实施例中公开了,挤压块靠近抛光带的一侧固定安装有缓冲垫,缓冲垫具有弹性。

    19、一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料,高迁移率碳化硅基石墨烯材料采用如上述所述的制备工艺获得。

    20、本发明的有益效果在于:通过设置的变形机构,使得抛光带贴紧于碳化硅衬底表面的凸起处,可以适应表面存在不规则凸起和凹陷的碳化硅衬底的抛光,抛光效果更好,效率更高;

    21、通过设置抛光带和移动驱动机构,使移动驱动机构能够带动抛光带的移动来变换抛光带对工件表面抛光时的抛光面,减少抛光带同一处磨损较为严重,导致需要频繁更换抛光带的情况发生,提高工作效率。



    技术特征:

    1.一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,抛光机包括机座(1),机座(1)上安装有固定件(2),其用于固定碳化硅衬底,固定件(2)连接有驱动其自转的固定件(2)驱动机构;

    3.根据权利要求2所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,移动驱动机构(5)包括多个张紧辊和传动辊,多个张紧辊和从传动辊的转轴分别与抛光座(3)转动连接,传动辊的转轴连接有驱动其绕自身轴线转动的传动驱动件,抛光带(4)分别绕过多个张紧辊和传动辊外部。

    4.根据权利要求2所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,移动驱动机构(5)包括转动安装于抛光座(3)上的收卷轮(51),抛光带(4)一端与收卷轮(51)固定连接,抛光带(4)的另一端固定连接有放卷轮(52),放卷轮(52)的转轴与抛光座(3)转动连接,抛光带(4)卷绕于收卷轮(51)和放卷轮(52)上,收卷轮(51)连接有驱动其绕自身轴线转动的a收卷驱动件(53),放卷轮(52)连接有驱动其绕自身轴线转动的b放卷驱动件(54)。

    5.根据权利要求2所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,第一驱动机构(6)包括支撑座(61),支撑座(61)底端与抛光座(3)固定连接,支撑座(61)外部固定连接有安装座(62),安装座(62)侧面与机座(1)滑动连接,抛光座(3)顶端连接有驱动其自转的旋转驱动件(63)。

    6.根据权利要求5所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,第二驱动机构(7)包括与安装座(62)螺纹连接的螺杆(71),螺杆(71)一端连接驱动其绕自身轴线转动的第二驱动件(72),螺杆(71)外部与机座(1)转动连接。

    7.根据权利要求2所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,变形机构为多个伸缩件,伸缩件包括固定块(81)和挤压块(82),固定块(81)远离挤压块(82)的一侧与抛光座(3)固定连接,挤压块(82)用于推挤抛光带(4),挤压块(82)能够移动靠近或远离固定块(81),挤压块(82)连接有驱动其移动的伸缩驱动机构。

    8.根据权利要求7所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,伸缩驱动机构为弹性件(83),弹性件(83)的一端与固定块(81)固定连接,弹性件(83)的另一端与挤压块(82)固定连接。

    9.根据权利要求7所述的一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料制备工艺,其特征在于,挤压块(82)靠近抛光带(4)的一侧固定安装有缓冲垫,缓冲垫具有弹性。

    10.一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料,其特征在于,所述高迁移率碳化硅基石墨烯材料采用如权利要求1至9中任一项所述的制备工艺获得。


    技术总结
    本发明涉及石墨烯制备技术领域,公开了一种高迁移率碳化硅基石墨烯材料及其制备工艺,包括如下步骤,S1、将碳化硅衬底置于去离子水中超声冲洗15mi n,再进行酸洗15mi n,最后进行碱洗15mi n,取出后用去离子水冲洗,S2、将得到的预处理碳化硅衬底表面通过抛光机进行抛光,并将抛光后的碳化硅衬底通过通入氮气的气枪进行吹扫,去除碳化硅衬底表面的水分;本发明可以适应表面存在不规则凸起和凹陷的碳化硅衬底的抛光,抛光效果更好,效率更高,使移动驱动机构能够带动抛光带的移动来变换抛光带对工件表面抛光时的抛光面,减少抛光带同一处磨损较为严重,导致需要频繁更换抛光带的情况发生,提高工作效率。

    技术研发人员:王小周,汪炜喆,李京波,雷剑鹏,王创垒,李梅溶,韩理想,柯茜,王琨强
    受保护的技术使用者:浙江芯科半导体有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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