一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置及方法，属于SiC晶体生长领域，该装置包括：坩埚、保温层、外加热器和上加热器，其中，所述坩埚位于保温层内；所述外加热器位于所述保温层外侧；所述上加热器位于所述坩埚顶盖的上部，配合所述外加热器反复反转SiC籽晶生长热场的轴向温度梯度，使SiC籽晶晶体表面每经历一段时间的微升华和微再结晶的近平衡状态后，再继续生长，周而复始，直到完成生长；该方法是在PVT法直接长晶中加入籽晶表面升华和阶段性晶体表面升华再生长过程。使用本发明专利技术装置和方法生长出来的晶体，微管、位错等缺陷密度得到了有效降低，晶体质量大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置及方法
本专利技术涉及SiC单晶生长领域，特别是涉及一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置及方法。
技术介绍
SiC近年来成为制作高频、大功率、耐高温和抗辐射器件的理想材料，所以高质量SiC基体材料的生长成为了研究热点。而影响SiC功率器件应用最为主要的就是SiC衬底中存在大量缺陷，如位错、微管、异晶型和小角度晶界等。这些缺陷严重影响了SiC器件的性能，特别是数量最多的位错被普遍认为是功率器件退化的主要原因。例如，微管和三角形缺陷会使得p-n结和肖特基势垒二极管反向电压特性退化；螺型位错会增大器件的反向漏电流；基面位错对双极型功率器件的影响十分严重，它将转变为堆垛层错进而俘获载流子并显著增加器件的电阻，导致正向电压漂移。在现有的PVT法生长SiC的过程当中，籽晶被固定在坩埚的顶部，SiC原料盛放在坩埚中，原料处于籽晶下方，二者中间是生长腔。当坩埚侧壁被感应线圈加热时，底部的原料受热在一定压力下升华分解成Si，Si2C，SiC2等气相组分，这时，原料处于高温区，籽晶处于相对低温区，在这种轴向温度梯度的驱动下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置，其特征在于，包括：坩埚、保温层、外加热器和上加热器，其中，/n所述坩埚位于所述保温层内；所述外加热器位于所述保温层外侧；/n所述上加热器位于所述坩埚的顶盖上部，用于配合所述外加热器反复反转SiC籽晶生长热场的轴向温度梯度，使SiC籽晶晶体表面每经历一段时间的微升华和微再结晶的近平衡状态后，再继续生长，直到完成生长。/n

【技术特征摘要】
1.一种低缺陷密度SiC单晶的制备装置，其特征在于，包括：坩埚、保温层、外加热器和上加热器，其中，
所述坩埚位于所述保温层内；所述外加热器位于所述保温层外侧；
所述上加热器位于所述坩埚的顶盖上部，用于配合所述外加热器反复反转SiC籽晶生长热场的轴向温度梯度，使SiC籽晶晶体表面每经历一段时间的微升华和微再结晶的近平衡状态后，再继续生长，直到完成生长。


2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述坩埚的顶盖下表面固定设有所述SiC籽晶。


3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述外加热器为感应线圈加热器。


4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述上加热器为电阻加热器，所述电阻加热器采用石墨材料制成。


5.根据权利要求1或2所述的制备装置，其特征在于，所述坩埚为等静压石墨材质。


6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的制备装置制备低缺陷密度SiC单晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对坩埚抽真空至真空度小于等于10-4Pa，通入惰性气体至压力为100Kpa；
（2）开启上加热器，以上加热器上部为测温点，加热升温至测温点温度为1600-2000℃，降低压力至1000Pa，使SiC籽晶表面缓慢升华，去除SiC籽晶表面缺陷和损伤层；
（3）将SiC籽晶表面缺陷和损伤层去除后，逐渐减小上加热器功率直至关闭，同时增大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新辉，杨昆，张福生，路亚娟，牛晓龙，尚远航，
申请(专利权)人：河北同光科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13