The invention discloses a preparation method of large size silicon carbide single crystal plate, which relates to the technical field of semiconductor material preparation method. SiC/Cr conductive die was designed. The SiC/Cr conductive die attracted the melt to the capillary square pore structure by interfacial tension. The solubility of carbon was further improved by heating the capillary square pore structure. SiC crystals were directionally grown in the melt of the capillary square pore structure. At the same time, SiC/Cr conductive die was continuously dissolved. Silicon and C atoms are supplied to the melt by dissolution. Water-cooled devices are installed on the side of Si C crystal to improve the growth stability of Si C crystal interface. The inclusion defects are eliminated by temperature gradient migration in the growth part of Si C crystal. It has the advantages of low cost, large size and high quality of Si C crystal.
【技术实现步骤摘要】
大尺寸碳化硅单晶板的制备方法
本专利技术涉及半导体材料制备方法
，尤其涉及一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法。
技术介绍
碳化硅作为第三代宽带隙半导体材料，由于其热导率高，电子饱和迁移速率高，击穿电场高及禁带宽度大等特点，成为高压、高频制备大功率器件的优选材料之一，使其广泛应用于通信领域，弥补了传统半导体材料器件不足，成为下一代网络通信重点半导体材料，因此中国、美国、日本、欧洲先后制订了相应的研究规划，以促进其发展。另外碳化硅晶体还是优异的光学材料，是衡量一个国家光学系统研制水平的标志。碳化硅晶体的制备方法主要为物理气相沉积法和助溶剂法来制备，其中物理气相沉积法较为成熟，但是制造成本高，效率低。助溶剂法由于受到生长尺寸、缺陷及多晶化等原因的影响目前尚未形成成熟的技术途径。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种成本低、生长尺寸大的碳化硅单晶板的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，使用大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，其特征在于，包括如下步骤：按比例将Si-Cr-C放置到坩埚中，通过冷却板循环注...
【技术保护点】
1.一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，使用大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，其特征在于，包括如下步骤：按比例将Si‑Cr‑C放置到坩埚（1）中，通过冷却板循环注水管（5）及冷却板循环回水管（15）向冷却板（7）中通入循环水，给助熔金属迁移低温加热器（3）和助熔金属迁移高温加热器（17）通电加热；通过主加热器（8）对坩埚内的Si料、Cr料及C粉料加热形成Si‑Cr‑C熔体（9），加热温度为2000K‑2100K；通过第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）给毛细方管结构中的Si‑Cr‑C熔体（9）加热，熔体通过毛细方管结构（24）的毛细作用传输至碳化硅单晶板（20）的下表...
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，使用大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，其特征在于，包括如下步骤：按比例将Si-Cr-C放置到坩埚（1）中，通过冷却板循环注水管（5）及冷却板循环回水管（15）向冷却板（7）中通入循环水，给助熔金属迁移低温加热器（3）和助熔金属迁移高温加热器（17）通电加热；通过主加热器（8）对坩埚内的Si料、Cr料及C粉料加热形成Si-Cr-C熔体（9），加热温度为2000K-2100K；通过第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）给毛细方管结构中的Si-Cr-C熔体（9）加热，熔体通过毛细方管结构（24）的毛细作用传输至碳化硅单晶板（20）的下表面，通过炉体外的提拉杆提拉驱动装置将碳化硅单晶板（20）向上缓慢提拉，提拉时需保证碳化硅单晶板（20）的下表面始终与所述Si-Cr-C熔体（9）相接触；随着碳化硅单晶板（20）向上生长，当碳化硅单晶板（20）运动到助熔金属迁移低温加热器（3）与助熔金属迁移高温加热器（17）之间后，夹杂在碳化硅单晶板（20）内部的助熔金属Cr将迁移至助熔金属迁移高温加热器（17）侧，并从碳化硅单晶板（20）中析出，形成助熔液态金属（18）并流下，通过清理导向轮（4）阻止熔液态金属（18）滴落到冷却板（16）或者SiC/Cr导电模具上，干扰碳化硅单晶板（20）与Si-Cr-C熔体（9）接触面的稳定性；滴下的助溶金属（16）将经过清理导向轮（4）与清理导向轮支撑板（2）下端之间的间隙进入Si-Cr-C熔体（9）中；随着碳化硅单晶板（20）的生长，所述SiC/Cr导模块（12）、第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）会逐渐溶解并使得毛细方管结构（24）尺寸变大；根据第一辅助加热电极（6）与第二辅助加热电极（14）之间的电阻值，通过程序控制系统控制第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）之间的距离，保障毛细方管结构（24）尺寸不变；随着所述SiC/Cr导模块（12）的消耗，碳化硅单晶板（20）将不断生长，当随着所述SiC/Cr导模块（12）消耗接近完毕后，将第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）之间的距离变大，使得毛细方管结构（24）尺寸变大，所述毛细方管结构中的Si-Cr-C熔体（9）回流至坩埚（10）中；提出第一辅助加热电极（6）、第二辅助加热电极（14）以及所述SiC/Cr导模块（12），停止主加热器（8）加热，助熔金属迁移低温加热器（3）以及助熔金属迁移高温加热器（17）停止加热；更换第一辅助加热器电极（6）、第二辅助加热器电极（14）及所述SiC/Cr导模块（12），使之与所述导模夹块形成新的SiC/Cr导电模具，然后重复上述步骤，继续进行生长，完成大尺寸碳化硅单晶板的生长。2.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，其特征在于：按比例将Si-Cr-C放置到坩埚（10）中，其中Si：Cr=1-X:X，Y为C占Si和Cr的原子比，当X=0.2时，Y=0.002-0.003；当X=0.3时，Y=0.008-0.012；当X=0.4时，Y=0.03-0.04；当X=0.5时，Y=0.07-0.08；当X=0.6时，Y=0.16-0.17。3.如权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，其特征在于：所述大尺寸碳化硅单晶板的制备装置包括炉体（1），所述炉体（1）内的下侧设置有坩埚支撑（11），所述坩埚支...
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