一种碳化硅单晶的制备方法及一种单晶长晶炉、单晶长晶炉的加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及单晶制备技术领域，具体涉及一种碳化硅单晶的制备方法及一种单晶长晶炉、单晶长晶炉的加热装置。本发明专利技术提供了一种单晶长晶炉的加热装置，包括第一加热器1和第二加热器2，所述第二加热器2包括多个独立工作的加热单元21，所述第一加热器1为蛇形加热器或平面螺旋形加热器，所述加热单元21为环形加热器，本发明专利技术提供的加热装置能够实现对所述单晶生长腔内的温度进行精确控制，从而制备SiC单晶时能够得到高质量、大尺寸的SiC单晶。大尺寸的SiC单晶。大尺寸的SiC单晶。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅单晶的制备方法及一种单晶长晶炉、单晶长晶炉的加热装置


[0001]本专利技术涉及单晶制备
，具体涉及一种碳化硅单晶的制备方法及一种单晶长晶炉、单晶长晶炉的加热装置。

技术介绍

[0002]SiC晶体材料作为一种第三代半导体材料，因其具有禁带宽度大、耐击穿电场强、饱和电子迁移速度高、热导率高和化学稳定性好等优异的物理化学及电学性能，被认为是制作高功率、高频率电子器件的理想材料，可广泛用于高温强辐射等极限条件。
[0003]目前，生长SiC的方法包括晶体生长和外延生长，其中PVT(物理气相传输)法是目前最为成熟也是实现推广量产SiC晶体生长主要方式。
[0004]碳化硅晶体PVT法长晶炉多为感应炉，坩埚作为发热体进行晶体生长，将生长源的高纯SiC粉料置于石墨坩埚底部，籽晶固定在石墨坩埚顶部，通过对石墨坩埚进行加热，并调节坩埚与加热装置的相对位置使生长源的温度高于籽晶的温度，生长源在高温下升华分解生成气态物质，通过生长源与籽晶之间存在的温度梯度所形成的压力梯度的驱动，这些气态物质被输运到低温的籽晶表面，结晶形成SiC晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶长晶炉的加热装置(5)，其特征在于，包括第一加热器(1)和第二加热器(2)，所述第二加热器(2)包括多个独立工作的加热单元(21)，所述第一加热器(1)为蛇形加热器或平面螺旋形加热器，所述加热单元(21)为环形加热器。2.一种单晶长晶炉，包括由内至外依次设置的坩埚(3)、加热装置(5)和保温毡(4)，所述坩埚(3)形成单晶生长腔，所述单晶生长腔包括盛放原料的原料区和设置籽晶的长晶区，所述原料区和长晶区之间的区域形成气相区，其特征在于，所述加热装置(5)为权利要求1所述的单晶长晶炉的加热装置(5)，所述第一加热器(1)设置于所述坩埚(3)的底面下方；各加热单元(21)套设于所述坩埚(3)外周面且沿坩埚(3)轴向分布。3.一种碳化硅单晶的制备方法，采用权利要求2所述的单晶长晶炉进行，包括以下步骤：所述单晶生长腔的压力为第二压力时，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区的温度控制为第四温度，采用所述第二加热器将所述长晶区的温度控制为第五温度、将所述气相区的温度控制为第六温度；所述第一加热器控制和第二加热器所述原料区的轴向温度梯度为1～3℃/min，所述第二加热器控制所述长晶区和气相区的轴向温度梯度独立地为2～5℃/min、控制所述长晶区和气相区的径向温度梯度独立的为0.2～1.2℃/min；所述第四温度为2450～2550℃，所述第五温度为2300～2400℃，所述第六温度为2150～2250℃，所述第二压力为8～10mbar。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在第一压力时，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区加热至第一温度，采用所述第二加热器将所述气相区加热至第二温度、且将所述长晶区加热至第三温度，所述第一压力为300～800mbar，所述第一温度为2400～2500℃，所述第二温度为2250～2350℃，所述第三温度为2100～2200℃；(2)维持所述第一温度、第二温度和第三温度不变，由第一压力降压至第二压力，所述第二压力为8～10mbar；(3)维持所述第二压力不变，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区由第一温度加热至第四温度，采用所述第二加热器将所述气相区由第二温度加热至第五温度、且将所述长晶区由第三温度加热至第六温度，所述第四温度为2450～2550℃，所述第五温度为2300～2400℃，所述第六温度为2150～2250℃，所述原料区的轴向温度梯度为1～3℃/min，所述长晶区和气相区的轴向温度梯度独立地为2～5℃/min，所述长晶区和气相区的径向温度梯度独立的为0.2～1.2℃/min；(4)由所述第二压力升压至第三压力，采用所述第一加热器和第二加热器将所述单晶生长腔中的原料区由第四温度降温至第七温度，采用所述第二加热器将所述气相区由第五温度降温至第八温度、且将所述长晶区由第六温度降温至第九温度，所述第三压力为100～120mbar，所述第七温度为1200～1300℃，所述第八温度为1100～1150℃，所述第九温度为1050～1100℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述第二加热器包括2个加热单元时，2个所述加热单元均匀套设于所述坩埚外周面且沿坩埚轴向分布，由下至上依次为第1加热单元和第2加热单元；步骤(1)中，将所述第一加热器的功率按照第1速率升至第1功率，
将所述第1加热单元的功率按照第2速率升至第2功率，将所述第2加热单元的功率按照第3功率升至第3功率，所述第1速率为1.43～2.1KW/h，所述第1功率为3～7KW，所述第2速率为1.26～1.6KW/h，所述第2功率为2～9KW，所述第3速率为1～1.3KW/h，所述第3功率为2～6KW。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：田义良，廖青春，苗双柱，高广进，曹桂莲，赵新田，
申请(专利权)人：宁波合盛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：