一种8英寸碳化硅单晶的制备方法技术

本发明专利技术公开一种8英寸碳化硅单晶的制备方法，包括以下步骤：提供一反应器，所述反应器具有反应腔，所述反应腔的顶部设有自上至下呈渐扩设置的扩张罩，所述扩张罩的横截面呈圆形，且所述扩张罩的上端直径为6英寸，所述扩张罩的下端直径为8英寸，所述扩张罩的上端内部设有6英寸碳化硅籽晶；向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶。本发明专利技术利用成本较低的6英寸籽晶通过扩径的方法生长得到8英寸的碳化硅单晶，降低了8英寸碳化硅单晶的制备工艺成本。降低了8英寸碳化硅单晶的制备工艺成本。降低了8英寸碳化硅单晶的制备工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
一种8英寸碳化硅单晶的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅晶体生长
，具体涉及一种8英寸碳化硅单晶的制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为第三代宽带隙半导体材料，具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高饱和电子迁移率以及更小的体积等特点，在高温、高频、大功率、光电子以及抗辐射器件等方面具有巨大的应用潜力。由于具有宽禁带的特点，它可以用来制作蓝色发光二极管或几乎不受太阳光影响的紫外线探测器；由于可以耐受的电压或电场八倍于硅或砷化镓，特别适用于制造高压大功率器件如高压二极管、功率三极管以及大功率微波器件；由于具有高饱和电子迁移速度，可制成各种高频器件(射频及微波)。SiC是热的良导体，导热特性优于任何其他半导体材料，这使得SiC器件可在高温下正常工作。
[0003]在SiC的制备过程中，晶圆生产是一个很艰难的操作。SiC的制备方法主要有三种：液相累晶法(Liquid Phase Epitaxy,LPE)、高温物理气相传输法(High Temperature Physical Vapor transport,HTPVT)和高温化学气相沉积法(High Temperature Chemical Vapor Deposition,HTCVD)。无论使用哪种方法制备，都需要一个籽晶作为碳化硅生长的起始。籽晶是具有和所需晶体相同晶向的小晶体，是生长单晶的种子，也叫晶种。用不同晶向的籽晶做晶种，或获得不同晶向的单晶。由于晶体生长中成核是比较困难的一步，籽晶实际上时提供了一个晶体比较容易继续生长的中心。
[0004]随着市场需求的扩大，SiC晶片供不应求，8英寸SiC的生长需求迫切。但目前8英寸籽晶昂贵且稀少，这是制约8英寸SiC长晶的重要原因，因此急需一种成本相对低廉的制备8英寸单晶的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种8英寸碳化硅单晶的制备方法，旨在提供一种成本较低的制备8英寸碳化硅单晶的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种8英寸碳化硅单晶的制备方法，包括以下步骤：
[0007]提供一反应器，所述反应器具有反应腔，所述反应腔的顶部设有自上至下呈渐扩设置的扩张罩，所述扩张罩的横截面呈圆形，且所述扩张罩的上端直径为6英寸，所述扩张罩的下端直径为8英寸，所述扩张罩的上端内部设有6英寸碳化硅籽晶；
[0008]向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶。
[0009]可选地，所述扩张罩自上之下呈锥形设置。
[0010]可选地，所述扩张罩的侧壁与所述扩张罩的中心线之间的夹角为A，10
°
≤A≤60
°
。
[0011]可选地，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳
化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：
[0012]所述6英寸籽晶随同所述扩张罩旋转。
[0013]可选地，所述6英寸籽晶随同所述扩张罩旋转的旋转速率为10～30rpm。
[0014]可选地，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：
[0015]所述反应物包括硅源和碳源。
[0016]可选地，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：
[0017]所述硅源为硅烷，所述碳源为丙烷，且使所述硅源和碳源反应生成碳化硅的条件为温度2000～2500℃、气压0.3～0.7Pa。
[0018]可选地，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：
[0019]所述反应物包括碳化硅粉末。
[0020]可选地，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：
[0021]所述碳化硅粉末位于所述反应腔的底部，且所述反应腔的底部温度设为2500～2800℃，所述反应腔的顶部温度设为2000～2300℃，所述反应腔内的压力为0.2～0.6Pa。
[0022]本专利技术提供的技术方案中，首先在反应腔中反应生成碳化硅，然后碳化硅在6英寸碳化硅籽晶处成型并缓慢生长，形成碳化硅晶棒，然后所述碳化硅晶棒在所述扩张罩内自上至下跟随所述扩张罩的形状逐渐生长扩大，生长至所述扩张罩的下端时，大小达到8英寸，之后继续生长所得的晶体即为8英寸大小的碳化硅单晶；也即，本专利技术利用成本较低的6英寸籽晶通过扩径的方法生长得到8英寸的碳化硅单晶，降低了8英寸碳化硅单晶的制备工艺成本，同时，还有效提高了碳化硅晶棒的长晶速度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术提供的8英寸碳化硅单晶的制备方法的一实施例中碳化硅在6英寸籽晶处生长成为碳化硅晶棒的示意图；
[0025]图2为本专利技术提供的8英寸碳化硅单晶的制备方法的一实施例中碳化硅晶棒在扩张罩内生长时的示意图。
[0026]图3为本专利技术提供的8英寸碳化硅单晶的制备方法的一实施例中碳化硅晶棒沿扩
张罩生长至向下伸出扩张罩时的示意图。
[0027]附图标号说明：
[0028]标号名称标号名称100反应器21安装段10壳体22扩张段11反应腔306英寸碳化硅籽晶20扩张罩40碳化硅晶棒
[0029]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一反应器，所述反应器具有反应腔，所述反应腔的顶部设有自上至下呈渐扩设置的扩张罩，所述扩张罩的横截面呈圆形，且所述扩张罩的上端直径为6英寸，所述扩张罩的下端直径为8英寸，所述扩张罩的上端内部设有6英寸碳化硅籽晶；向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶。2.如权利要求1所述的8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，所述扩张罩自上之下呈锥形设置。3.如权利要求2所述的8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，所述扩张罩的侧壁与所述扩张罩的中心线之间的夹角为A，10
°
≤A≤60
°
。4.如权利要求1所述的8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，向所述反应腔内通入反应物，使所述反应物在所述反应腔内反应生成碳化硅，使所述碳化硅在所述6英寸籽晶处形成碳化硅晶棒并顺着所述扩张罩向下生长至8英寸，制得8英寸碳化硅单晶的步骤中：所述6英寸籽晶随同所述扩张罩旋转。5.如权利要求4所述的8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，所述6英寸籽晶随同所述扩张罩旋转的旋转速率为10～30rpm。6.如权利要求1所述的8英寸碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，向所述反应腔内通入反应物，使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林大野，王治中，蔡钦铭，
申请(专利权)人：广州爱思威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：