碳化硅单晶的连续长晶方法技术

本申请公开了一种碳化硅单晶的连续长晶方法，所述方法以高纯碳化硅粉料为原料按照物理气相传输法生产碳化硅单晶，在所述生产碳化硅单晶过程中，使用高纯硅烷与所述高纯碳化硅粉料中发生碳化的碳颗粒反应再次形成高纯碳化硅粉料持续补充原料，实现碳化硅单晶连续生长。另外，所述方法使用具有双层腔室壁、双层腔室壁侧壁设有开孔、腔室壁底角部为圆弧形设计的坩埚进行。本发明专利技术方法在保证大尺寸单晶连续生长、抑制碳化硅粉料边缘碳化、提高粉料质量、降低碳化硅单晶杂质含量、提高碳化硅单晶品质等方面具有重要作用。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅单晶的连续长晶方法
本专利技术涉及碳化硅单晶生产方法，具体说是一种碳化硅单晶的连续长晶方法。
技术介绍
碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。目前碳化硅生长的方法主要有物理气相传输法(PVT)、液相外延法(LPE)、化学气相沉积法(CVD)等，其中PVT法是应用最成熟的方法，也是目前唯一的一种可以提供商用碳化硅衬底需求的生长方法。PVT法生长碳化硅单晶的生长炉一般都采用感应加热的方式，即在感应线圈中通中频交流电，通过坩埚的感应发热对生长室内的碳化硅粉料进行加热，使粉料分解，在温度较低的籽晶处结晶生长，从而实现单晶的生长。感应加热的优点是加热速度快，效率较高，但是其劣势也比较明显。由于加热存在趋肤效应，发热区仅位于生长室的表面，加热不够均匀；当生长室尺寸不断扩大时，由于发热区与生长室中心距离较远，将产生过大的径向的温度梯度。最重要的是，坩埚内投放的碳化硅粉料料量固定，单晶生长过程中伴随着碳化硅粉料的不断碳化，硅蒸气分压逐渐降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.碳化硅单晶的连续长晶方法，其特征在于，所述方法以高纯碳化硅粉料为原料按照物理气相传输法生产碳化硅单晶，在所述生产碳化硅单晶过程中，使用高纯硅烷与所述高纯碳化硅粉料中发生碳化的碳颗粒反应再次形成高纯碳化硅粉料持续补充原料，实现碳化硅单晶连续生长。

【技术特征摘要】
1.碳化硅单晶的连续长晶方法，其特征在于，所述方法以高纯碳化硅粉料为原料按照物理气相传输法生产碳化硅单晶，在所述生产碳化硅单晶过程中，使用高纯硅烷与所述高纯碳化硅粉料中发生碳化的碳颗粒反应再次形成高纯碳化硅粉料持续补充原料，实现碳化硅单晶连续生长。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:S1、将高纯碳化硅粉料和籽晶分别放置于坩埚中用于单晶生长的腔室内的底部和顶部，密封所述腔室；S2、将所述坩埚放入单晶生长炉炉腔内密封并进行预处理；S3、将所述坩埚中用于单晶生长的腔室在单晶生长压力下持续通入混合气体，然后升温至单晶生长温度，进行碳化硅单晶持续生长；所述混合气体中含有所述高纯硅烷；S4、单晶生长结束，获得所述碳化硅单晶。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高纯硅烷的通入流量为5-10000sccm，优选为1000-3000sccm。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述混合气体包括:高纯惰性气体、高纯硅烷和高纯氢气。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合气体中高纯惰性气体、高纯硅烷和高纯氢气的体积比为(10-200):(1-20):1，优选为(50-150):(5-15):1；和/或，所述高纯惰性气体为氩气、氦气、或氩气和氦气的混合气体；和/或，所述高纯惰性气体、所述高纯硅烷、和所述高纯氢气的纯度>99.999％。6.如权利要求2—5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述预处理包括:S21、将所述坩埚中用于单晶生长的腔室内抽真空，然后使用高纯惰性气体反复清洗后，再抽真空；S22、将所述坩埚中用于单晶生长的腔室内在温度800-1200℃下进行热处理，并将高纯惰性气体与高纯氢气按体积比为(10-200):1混合通入所述坩埚中用于单晶生长的腔室内，使压力升至600-800mbar，保持5-10h；和/或，步骤S3中，所述单晶生长压力为10-50mbar；和/或，步骤S3中，所述单晶生长温度为2100-2300℃，优选2120-2220℃；和/或，步骤S3中，所述单晶生长时间为50-300h，优选80-200h。7.如权利要求2—6中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加林，李宏刚，刘家朋，李长进，孙元行，刘鹏飞，高超，
申请(专利权)人：山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37