碳化硅晶体的生长方法技术

本公开提供一种碳化硅晶体的生长方法，包括步骤：将碳化硅粉装入开口向上的坩埚中；将坩埚装入碳化硅炉中并安装在第一旋转机构且由加热机构包围；将籽晶置于安装在第一旋转机构的上方的第二旋转机构上，以使籽晶覆盖在坩埚的开口但坩埚的开口间隔开且不使籽晶在第二旋转机构的驱动下在水平内旋转时受到坩埚干涉；启动加热机构加热坩埚，待碳化硅粉开始升华时，第一旋转机构和第二旋转机构启动，第一旋转机构带动坩埚在水平面内旋转，第二旋转机构带动籽晶在水平面内旋转，坩埚和籽晶的旋转方向相反，以使升华的碳化硅粉附着在籽晶的面对坩埚的开口的表面上进行晶体生长。由此，在不增加碳化硅炉内的气体压力下提高生长速度，降低缺陷，提高质量。提高质量。提高质量。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶体的生长方法


[0001]本公开涉及晶体制备领域，尤其涉及一种碳化硅晶体生长的方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)晶体具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高键合能、高化学稳定性、抗辐射以及与GaN相近的晶格常数和热膨胀系数等突出的特性与优势，是制作高温、高频、高功率以及抗辐射电子器件的理想材料，广泛应用在航空航天、电子电力、光电器件等领域。
[0003]目前，碳化硅的晶体生长方法多为气相输运法。该方法在高温下，将碳化硅粉升华为气相的Si、Si2C和SiC等分子片段。这些分子片段输运到籽晶表面，重新结合成碳化硅单晶。
[0004]晶体生长过程中，碳化硅炉内的气体压力通常为几毫巴到几十毫巴，气流较慢，影响了碳化硅晶体的生长速度。而增加碳化硅炉内的气体压力下，碳化硅粉升华速度降低，同样造成晶体生长速度低。同时，由于坩埚和籽晶温度梯度的存在，碳化硅晶体生长界面不是平界面，造成碳化硅晶体均匀性差，位错高。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本公开的目的在于提供一种球罩窗口的制备装置及制备方法，其能够在不增加碳化硅炉内的气体压力的情况下提高碳化硅的生长速度，降低晶体缺陷，提高碳化硅晶体的质量。
[0006]由此，在一些实施例中，一种碳化硅晶体的生长方法包括步骤：将碳化硅粉装入开口向上的坩埚中；将坩埚装入碳化硅炉中并安装在第一旋转机构且由加热机构包围；将籽晶置于安装在第一旋转机构的上方的第二旋转机构上，以使籽晶覆盖在坩埚的开口但坩埚的开口间隔开且不使籽晶在第二旋转机构的驱动下在水平内旋转时受到坩埚干涉；启动加热机构加热坩埚，待碳化硅粉开始升华时，第一旋转机构和第二旋转机构启动，第一旋转机构带动坩埚在水平面内旋转，第二旋转机构带动籽晶在水平面内旋转，坩埚和籽晶的旋转方向相反，以使升华的碳化硅粉附着在籽晶的面对坩埚的开口的表面上进行晶体生长。
[0007]在一些实施例中，坩埚和籽晶的转速时刻保持相同。
[0008]在一些实施例中，籽晶在晶体生长过程中交替地进行正反转；坩埚保持随着籽晶的旋转方向变化而变化，以时刻保持坩埚和籽晶的旋转方向相反。
[0009]在一些实施例中，籽晶由静止升到最大转速R时间为T，在最大转速R 保持时间t，转速再在T时间内逐渐降到0；之后在T时间内反转，转速达到 R，在最大反转速R保持时间t，再在T时间内逐渐降到0；坩埚保持随着籽晶的旋转方向变化而变化，以时刻保持坩埚和籽晶的旋转方向相反。
[0010]在一些实施例中，1≤R≤20rpm，1≤T≤3min，0≤t≤3min。
[0011]在一些实施例中，随着晶体生长，籽晶和坩埚的转速R
’
逐渐降低，并与时间t
’
满足
如下关系：R
’
＝R(1
‑
t
’
/2t1)，其中，t1为晶体生长的时长。
[0012]在一些实施例中，在启动加热机构加热坩埚前，碳化硅炉内的气体压力为1毫巴至50毫巴。
[0013]在一些实施例中，在启动加热机构加热坩埚前，碳化硅炉内的气体压力为10毫巴。
[0014]本公开的有益效果如下：无需增加碳化硅炉内部的气体压力，通过籽晶和坩埚均旋转但旋转方向相反，在采用气相输送法生长碳化硅晶体生长时，碳化硅粉升华的气相中形成较大的气体流动，有利于输运坩埚附近升华的碳化硅粉到达籽晶的表面，加快在籽晶的表面上的碳化硅晶体生长速度。同时，由于籽晶和坩埚均旋转，抑制了籽晶和坩埚中温度梯度对晶体均匀性的影响，提高温场均匀性，减少了晶体缺陷(诸如微管缺陷、螺位错、基平面位错、 FWHM)，晶体电阻率低且整片电阻率差值小，由此能获得高质量的碳化硅晶体。
附图说明
[0015]图1是根据本公开的碳化硅晶体生长用装置的一实施例的示意图。
[0016]其中，附图标记说明如下：
[0017]100 碳化硅晶体生长用装置
[0018]1 坩埚
[0019]11 开口
[0020]2 碳化硅炉
[0021]3 第一旋转机构
[0022]4 加热机构
[0023]5 第二旋转机构
[0024]200 碳化硅粉
[0025]300 籽晶
[0026]300a 表面
具体实施方式
[0027]附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
[0028]首先说明碳化硅晶体生长用装置。
[0029]参照图1，碳化硅晶体生长用装置100包括坩埚1、碳化硅炉2、第一旋转机构3、加热机构4以及第二旋转机构5。
[0030]坩埚1用于盛放碳化硅粉200。第一旋转机构3、加热机构4和第二旋转机构5设置在碳化硅炉2中。第一旋转机构3用于带动坩埚1在水平面内旋转。加热机构4用于加热盛放有碳化硅粉200的坩埚1。第二旋转机构5位于第一旋转机构3的上方。第二旋转机构5用于带动籽晶300在水平面内旋转。
[0031]接着参照图1说明碳化硅晶体的生长方法。
[0032]碳化硅晶体的生长方法包括步骤：将碳化硅粉200装入开口11向上的坩埚1中；将坩埚1装入碳化硅炉2中并安装在第一旋转机构3且由加热机构 4包围；将籽晶300置于安装
在第一旋转机构3的上方的第二旋转机构5上，以使籽晶300覆盖在坩埚1的开口11但坩埚1的开口11间隔开且不使籽晶 300在第二旋转机构5的驱动下在水平内旋转时受到坩埚1干涉；启动加热机构4加热坩埚1，待碳化硅粉200开始升华时，第一旋转机构3和第二旋转机构5启动，第一旋转机构3带动坩埚1在水平面内旋转，第二旋转机构 5带动籽晶300在水平面内旋转，坩埚1和籽晶300的旋转方向相反，以使升华的碳化硅粉200附着在籽晶300的面对坩埚1的开口11的表面300a上进行晶体生长。
[0033]在碳化硅晶体的生长方法中，无需增加碳化硅炉2内的气体压力，通过籽晶300和坩埚1均旋转但旋转方向相反，在采用气相输送法生长碳化硅晶体生长时，碳化硅粉200升华的气相中形成较大的气体流动，有利于输运坩埚1附近升华的碳化硅粉200到达籽晶300的表面300a，加快在籽晶300的表面300a上的碳化硅晶体生长速度。同时，由于籽晶300和坩埚1均旋转，抑制了籽晶300和坩埚1中温度梯度对晶体均匀性的影响，提高温场均匀性，减少了晶体缺陷(诸如微管缺陷、螺位错、基平面位错、FWHM)，晶体电阻率低且整片电阻率差值小，由此能获得高质量的碳化硅晶体。
[0034]在籽晶300和坩埚1均旋转但旋转方向相反的基础上，进一步地，坩埚 1和籽晶300的转速时刻保持相同。在该条件下，可以充分搅动气体流动。
[0035]在一些示例中，籽晶300在晶体生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体的生长方法，其特征在于，包括步骤：将碳化硅粉(200)装入开口(11)向上的坩埚(1)中；将坩埚(1)装入碳化硅炉(2)中并安装在第一旋转机构(3)且由加热机构(4)包围；将籽晶(300)置于安装在第一旋转机构(3)的上方的第二旋转机构(5)上，以使籽晶(300)覆盖在坩埚(1)的开口(11)但坩埚(1)的开口(11)间隔开且不使籽晶(300)在第二旋转机构(5)的驱动下在水平内旋转时受到坩埚(1)干涉；启动加热机构(4)加热坩埚(1)，待碳化硅粉(200)开始升华时，第一旋转机构(3)和第二旋转机构(5)启动，第一旋转机构(3)带动坩埚(1)在水平面内旋转，第二旋转机构(5)带动籽晶(300)在水平面内旋转，坩埚(1)和籽晶(300)的旋转方向相反，以使升华的碳化硅粉(200)附着在籽晶(300)的面对坩埚(1)的开口(11)的表面(300a)上进行晶体生长。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体的生长方法，其特征在于，坩埚(1)和籽晶(300)的转速时刻保持相同。3.根据权利要求2所述的碳化硅晶体的生长方法，其特征在于，籽晶(300)在晶体生长过程中交替地进行正反转；坩埚(1)保持随着籽晶(300)的旋转方向变化而变化，以时刻保持坩埚(1)和籽晶(300)的旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄聚青，刘运连，薛帅，
申请(专利权)人：安徽光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：