本发明专利技术涉及一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置及方法，包括：石墨坩埚，所述石墨坩埚内构成真空腔体，并且内部设有SiC原料；第一电极，所述第一电极位于所述石墨坩埚构成的真空腔体内，并与射频电源电连接；绝缘材料层，所述绝缘材料层位于所述第一电极与石墨坩埚之间；SiC衬底，所述SiC衬底位于所述第一电极下侧，本发明专利技术通过等离子电场技术有效改善晶体生长形状，减少了晶体生长过程中晶体多型、基平面位错甚至开裂等问题的发生。平面位错甚至开裂等问题的发生。平面位错甚至开裂等问题的发生。
【技术实现步骤摘要】
一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置及方法
[0001]本专利技术涉及碳化硅晶体
，具体为一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置及方法。
技术介绍
[0002]SiC是
Ⅳ‑Ⅳ
族二元共价化合物，在其晶体结构中每个Si(或C)原子被相邻4个C(或Si)原子包围着，它们通过定向的强四面体SP 3键结合在一起，该结构决定了SiC晶体具有很高的硬度、高的弹性模量、突出的高温稳定性和化学稳定性、优异的导热系数和抗辐射性能。因此SiC材料在很多领域例如涂层(薄膜)材料、航空航天结构材料、微电子领域、核能储备材料等方面具有广阔的发展前景。
[0004]目前工业上一般使用中频感应加热的PVT生长系统,主要由感应线圈、保温层、坩埚和坩埚装载的SiC原料与籽晶等要素构成,坩埚侧壁中感应电流产生的焦耳热是主要热源。PVT法生长SiC单晶主要包含:SiC原料分解生成气相组分、SiC气相组分在惰性氛围中输运至坩顶部的籽晶附近、SiC气相组分在籽晶上结晶后定向生长三个过程，随着晶体直径扩大,坩埚变大,热量从外向内传递所受热阻等多种原因，会导致晶体多型、基平面位错甚至开裂等缺陷增多。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，包括：石墨坩埚，所述石墨坩埚内设有SiC原料；第一电极，所述第一电极位于所述石墨坩埚内，并与射频电源电连接；绝缘材料层，所述绝缘材料层位于所述第一电极与石墨坩埚之间；SiC衬底，所述SiC衬底位于所述第一电极下侧。
[0007]可选地，所述石墨坩埚接地。
[0008]可选地，所述绝缘材料层为陶瓷。
[0009]可选地，所述石墨坩埚内通入反应气体，所述反应气体为氩气、氢气、氮气中的一种或多种。
[0010]可选地，所述SiC原料为SiC粉末。
[0011]一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长方法，所述方法包括以下步骤：
[0012](1)将SiC衬底固定在第一电极下侧；
[0013](2)石墨坩埚内通入反应气体；
[0014](3)打开射频电源和直流电源，调节射频电源的射频频率范围为2MHz
‑
60MHz、射频功率范围为200
‑
3000W；
[0015](4)通过加热石墨坩埚将SiC原料蒸发成气体，并在SiC衬底上沉积碳化硅晶体。
[0016]可选地，所述射频电源的射频频率为13.56MHz、射频功率范围为1000W。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置及方法，通过等离子电场技术有效改善晶体生长形状，减少了晶体生长过程中晶体多型、基平面位错甚至开裂等问题的发生。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0021]如图1所示，一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，包括：
[0022]石墨坩埚100，所述石墨坩埚100内设有SiC原料200；第一电极300，所述第一电极300位于所述石墨坩埚100内，并与射频电源400电连接；绝缘材料层500，所述绝缘材料层500位于所述第一电极300与石墨坩埚100之间；SiC衬底600，所述SiC衬底600位于所述第一电极300下侧。
[0023]所述石墨坩埚100接地，所述绝缘材料层500为陶瓷，所述石墨坩埚100内通入反应气体，所述反应气体为氩气、氢气、氮气中的一种或多种，所述SiC原料200为SiC粉末。
[0024]需要说明的是，向第一电极300施加射频信号，当该射频信号为高频信号时，会在石墨坩埚100内产生驻波效应，射频信号越强，其能量也越高，石墨坩埚100内的气体离子化程度也越高。
[0025]一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长方法，所述方法包括以下步骤：
[0026](1)将SiC衬底600固定在第一电极300下侧；
[0027](2)石墨坩埚100内通入反应气体；
[0028](3)打开射频电源400，调节射频电源400的射频频率范围为2MHz
‑
60MHz、射频功率范围为200
‑
3000W；
[0029](4)通过加热石墨坩埚100将SiC原料200蒸发成气体，并在SiC衬底600上沉积碳化硅晶体。
[0030]具体地，所述射频电源400的射频频率为13.56MHz、射频功率范围为1000W。
[0031]需要说明的是，在长时间的长晶期间，PVT法长晶碳硅原子堆栈位错问题严重，造成各种缺陷密度过高，以致良率过低。本专利技术在使用时，石墨坩埚100加热使SiC原料200在石墨坩埚100内升华，并向第一电极300施加射频信号，使升华后SiC气体分子形成被离子化后的正离子，被离子化后的SiC正离子，被带电电极吸引，从而均匀沉积在SiC衬底600上，采用该长晶方法生成的SiC晶体，SiC原子排列整齐，并且出现位错缺陷的情况减少。
[0032]以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，虽然本专利技术已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本专利技术，任何本领域技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：石墨坩埚(100)，所述石墨坩埚(100)内设有SiC原料(200)；第一电极(300)，所述第一电极(300)位于所述石墨坩埚(100)内，并与射频电源(400)电连接；绝缘材料层(500)，所述绝缘材料层(500)位于所述第一电极(300)与石墨坩埚(100)之间；SiC衬底(600)，所述SiC衬底(600)位于所述第一电极(300)下侧。2.根据权利要求1所述的一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述石墨坩埚(100)接地。3.根据权利要求2所述的一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述绝缘材料层(500)为陶瓷。4.根据权利要求3所述的一种具备等离子电场的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述石墨坩埚(100)内通入反应气体，所述反应气体为氩气、氢气、氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春雷，
申请(专利权)人：上海磐云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。