一种生长碳化硅单晶的热场结构制造技术

本申请公开了一种生长碳化硅单晶的热场结构，属于碳化硅单晶的制备领域。本申请通过改进PVT法的热场分布，改变传统的通过上保温孔散热制造轴向温度梯度的方法，改为使用不同壁厚的坩埚及不同厚度的保温结构制造出轴向温度梯度，同时改变坩埚上侧的保温结构，从而制造出径向温度分布一致的热场结构；尤其可使得大尺寸坩埚内部热场径向分布均匀；由于电活性杂质元素随着温度梯度而生长进入晶体中，因此这种径向温度分布均匀的热场结构将引导电活性杂质元素沿径向均匀分布，进而制备得到径向电阻率一致、低应力的大尺寸高纯半绝缘碳化硅单晶、单晶衬底。

A Thermal Field Structure for Growth of Silicon Carbide Single Crystals

The present application discloses a thermal field structure for growing silicon carbide single crystal, which belongs to the field of preparation of silicon carbide single crystal. By improving the thermal field distribution of the PVT method, this application changes the traditional method of manufacturing the axial temperature gradient by heat dissipation through the upper thermal insulating hole, and changes the axial temperature gradient by using crucibles with different wall thickness and thermal insulating structures with different thickness, and at the same time changes the thermal insulating structure on the upper side of the crucible, so as to produce a thermal field structure with uniform radial temperature distribution; in particular, it can make the interior of large crucibles more uniform. The radial distribution of thermal field is uniform; because the electroactive impurity elements grow into crystals along the temperature gradient, the uniform thermal field structure will guide the electroactive impurity elements to distribute uniformly along the radial direction, and then large-scale high-purity semi-insulating silicon carbide single crystal and single crystal substrates with uniform radial resistivity and low stress can be prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种生长碳化硅单晶的热场结构
本申请涉及一种生长碳化硅单晶的热场结构，属于碳化硅单晶的制备领域。
技术介绍
半导体碳化硅单晶材料自上世纪90年代开始商业化以来，经过近30年的发展，已逐步成为功率电子器件和微波射频器件的优选基底材料。随着下游器件技术的不断发展和产业化程度的不断提升，碳化硅单晶衬底质量需求也日趋严苛。目前最为成熟的碳化硅单晶制备技术为物理气相输运法(简称PVT法)，其基本原理是通过中频感应加热放置于线圈中心的石墨坩埚，石墨坩埚壁感应发热后将热量传输至内部的碳化硅粉料并致其升华。在石墨坩埚上侧的石墨保温毡中心设置贯通的圆孔，在通过圆孔进行测温的同时使热量通过圆孔散失，从而造成坩埚下部温度高、上部温度低的轴向温度梯度，驱动升华的气相从生长腔室内的粉料区传输至坩埚顶部的籽晶区结晶。通过该方法制备的碳化硅单晶已由2英寸发展至8英寸并不断在下游器件中得到应用。然而，随着晶体尺寸的不断增加，坩埚的直径也不断增大。由于中频感应加热方式中以坩埚壁作为发热源，沿坩埚壁与坩埚中心的径向温度梯度也不断增大；此外，PVT法通过在坩埚上侧保温中心圆孔作为散热中心制造轴向温度梯度，这会进一步造成坩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生长碳化硅单晶的热场结构，包括坩埚、加热单元和保温结构，其特征在于，该保温结构包括保温结构顶部、保温结构侧部和保温结构底部，该坩埚位于该保温结构的密封腔体内；该坩埚的侧壁开口区域壁厚大于底部区域的壁厚。

【技术特征摘要】
1.一种生长碳化硅单晶的热场结构，包括坩埚、加热单元和保温结构，其特征在于，该保温结构包括保温结构顶部、保温结构侧部和保温结构底部，该坩埚位于该保温结构的密封腔体内；该坩埚的侧壁开口区域壁厚大于底部区域的壁厚。2.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，该坩埚为石墨坩埚。3.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，该坩埚的侧壁沿着坩埚底部至开口方向线性加厚；优选地，该保温结构侧部的壁部沿着坩埚开口至底部方向线性加厚。4.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，该坩埚的开口截面至其上方的保温结构顶部内表面具有第一距离，该第一距离沿着坩埚中心至坩埚边缘增大；优选地，该第一距离的变化值为5-50mm。5.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，该坩埚与该保温结构大致共第一中心轴线；该第一中心轴线与该坩埚的侧壁内表面和/或该保温结构侧部外表面大致平行；该第一中心轴线与该坩埚的侧壁外表面具有第一夹角和/或，该第一中心轴线与该保温结构侧部内表面具有第二夹角，该第一夹角和第二夹角＜90°。6.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，该坩埚与该...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，李长进，孙元行，
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