一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法技术

本发明专利技术属于半导体材料生产技术领域，具体涉及一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法，通过坩埚内胆，所述坩埚内胆中适于承放物料；坩埚外胆，所述坩埚外胆中适于承放物料；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆适配，所述坩埚内胆设置在所述坩埚外胆，并且所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间设置有间隙；实现了在硅料融化的过程中进行二次补料，保证生长界面条件稳定，确保单晶长时间稳定生长，确保单晶的品质。确保单晶的品质。确保单晶的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法


[0001]本专利技术属于半导体材料生产
，具体涉及一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法。

技术介绍

[0002]碳化硅（SiC）是21世纪初具规模的第三代半导体材料，它的性能优越，具有较高的传导率，耐高温，电子迁移率高和宽禁带的特点，主目前应用于新能源电动汽车、高速列车、先进雷达、智能电网等领域，是世界各国优先发展的重要材料。
[0003]传统气相法制备的碳化硅衬底有着位错密度高的缺点，而液相法单晶制备技术可以克服这一缺点，能获得更高质量碳化硅单晶衬底。目前这一技术的研究正成为热点。液相法生长碳化硅晶体时，将硅和助溶剂装入石墨坩埚中加热熔化成硅溶液，硅溶液溶解石墨中的碳形成含碳的硅溶液，再碳化硅籽晶浸入溶液中，使得籽晶附近过冷获得碳过饱和状态，碳析出在籽晶上外延生长碳化硅单晶。单晶生长过程中，随着溶液中碳和硅的消耗以及溶剂挥发，造成生长界面条件发生变化，导致单晶无法长时间稳定生长。
[0004]因此需要找到一种液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的方法，通过设计一种结构在化料过程中缓慢补充硅料，使其生长界面硅料充足。
[0005]但是，硅料在2000℃左右的高温下发生汽化，因此目前二次添加硅料的装置和方法无法更好的添加的到溶液当中，且不影响生长界面。
[0006]因此，基于上述技术问题需要设计一种新的用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，包括：坩埚内胆，所述坩埚内胆中适于承放物料；坩埚外胆，所述坩埚外胆中适于承放物料；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆连接；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆适配，所述坩埚内胆设置在所述坩埚外胆内，并且所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间设置有间隙。
[0009]进一步，所述坩埚内胆的底面上开设有盲孔。
[0010]进一步，所述坩埚内胆的横截面形状为U型；所述坩埚外胆的横截面形状为U型。
[0011]进一步，所述坩埚外胆上设置有导气斜坡；所述导气斜坡上开设有一对泄压孔，所述泄压孔与所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间的间隙连通；
所述泄压孔的内壁上设置有泄压钽筒。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种采用上述用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的二次补充硅料装置，包括：加热器，所述加热器设置在用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的两侧，以通过加热器进行加热，使得物料融化。
[0013]进一步，所述二次补充硅料装置还包括：保温毡；所述保温毡设置在二次补充硅料的机构上方和下方；位于上方的保温毡上开设有进气孔，以通过进气孔向二次补充硅料的机构通入稀有气体；位于下方的保温毡上开设有排气孔，所述排气孔的内壁上开设有排气钽筒。
[0014]第三方面，本专利技术还提供一种采用上述用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的二次补充硅料方法，包括：根据坩埚内胆上开设盲孔；在盲孔开设完成后进行坩埚内胆与坩埚外胆的组装。
[0015]进一步，所述根据坩埚内胆上开设盲孔包括：根据所需的二次补充硅料的时间开设盲孔，即根据所需的二次补充硅料的时间调整盲孔的深度。
[0016]进一步，所述在盲孔开设完成后进行坩埚内胆与坩埚外胆的组装包括：在坩埚内胆上开设盲孔后将坩埚内胆放置在坩埚外胆内，并且使得坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间存在间隙。
[0017]进一步，所述在盲孔开设完成后进行坩埚内胆与坩埚外胆的组装还包括：在坩埚内胆和坩埚外胆内放置相同的物料。
[0018]本专利技术的有益效果是，本专利技术通过坩埚内胆，所述坩埚内胆中适于承放物料；坩埚外胆，所述坩埚外胆中适于承放物料；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆适配，所述坩埚内胆设置在所述坩埚外胆 ，并且所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间设置有间隙；实现了在硅料融化的过程中进行二次补料，保证生长界面条件稳定，确保单晶长时间稳定生长，确保单晶的品质。
[0019]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0020]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。
[0022]图1是本专利技术的一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的结
构示意图；图2是本专利技术的二次补充硅料方法的流程图。
[0023]图3是本专利技术的二次补充硅料装置的结构示意图；图4是本专利技术的二次补充硅料的状态示意图。
[0024]图中：1坩埚内胆、2坩埚外胆、3盲孔、4导气斜坡、5泄压孔、6泄压钽筒、7加热器、8保温毡、9进气孔、10排气孔、11排气钽筒。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1，如图1和图4所示，本实施例1提供了一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，包括：坩埚内胆1，所述坩埚内胆1中适于承放物料（硅和助溶剂）；坩埚外胆2，所述坩埚外胆2中适于承放物料；所述坩埚内胆1与所述坩埚外胆2适配，所述坩埚内胆1设置在所述坩埚外胆2 ，并且所述坩埚内胆1的外壁与所述坩埚外胆2的内壁之间设置有间隙；实现了在硅料融化的过程中进行二次补料，保证生长界面条件稳定，确保单晶长时间稳定生长，确保单晶的品质；坩埚内胆1与坩埚外胆2中的物料成分一致。
[0027]在本实施例中，所述坩埚内胆1的底面上开设有盲孔3；在坩埚外胆2中的物料被加热融化的过程中，盲孔3会逐渐被熔穿，同时坩埚内胆1中的物料也被加热融化，当盲孔3被烧穿时，坩埚内胆1中的溶液与坩埚外胆2中的溶液，在相同的气体压力作用下溶液高度最终一致，使其达到补充硅料的作用。
[0028]在本实施例中，所述盲孔3的深度为坩埚内胆1底面厚度的三分之二；可以根据补料的时间需求选择开设不同深度的盲孔3，以使得在对物料加热过程中在需要的时间进行补料，保证生长界面条件稳定，确保单晶长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，其特征在于，包括：坩埚内胆，所述坩埚内胆中适于承放物料；坩埚外胆，所述坩埚外胆中适于承放物料；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆连接；所述坩埚内胆与所述坩埚外胆适配，所述坩埚内胆设置在所述坩埚外胆内，并且所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间设置有间隙。2.如权利要求1所述的用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，其特征在于，所述坩埚内胆的底面上开设有盲孔。3.如权利要求1所述的用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，其特征在于，所述坩埚内胆的横截面形状为U型；所述坩埚外胆的横截面形状为U型。4.如权利要求1所述的用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构，其特征在于，所述坩埚外胆上设置有导气斜坡；所述导气斜坡上开设有一对泄压孔，所述泄压孔与所述坩埚内胆的外壁与所述坩埚外胆的内壁之间的间隙连通；所述泄压孔的内壁上设置有泄压钽筒。5.一种采用如权利要求1所述用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的二次补充硅料装置，其特征在于，包括：加热器，所述加热器设置在用于液相法碳化硅单晶生长过程中二次补充硅料的机构的两侧，以通过加热器进行加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，陆敏，胡健涛，柯尊斌，吴信杠，张小勇，
申请(专利权)人：常州臻晶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：