[發(fā)明專利]一種單晶隨爐等溫退火方法及工裝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210094284.6
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102605421A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 倪代秦;吳星;趙巖;何麗娟;王雷;楊巍;馬曉亮;李晉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華進創(chuàng)威電子有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B33/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 夏晏平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單晶制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束后的退火方法及工裝。

背景技術(shù)

物理氣相傳輸法單晶生長時，要求有一定的溫度梯度作為結(jié)晶驅(qū)動力，但是生長結(jié)束之后降溫退火時，如果還是保持上述溫度梯度，就容易在單晶內(nèi)部產(chǎn)生熱應力，嚴重時會導致單晶出現(xiàn)裂紋。另外，即使得到的單晶沒有宏觀應力開裂，另行退火也會增加成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于避免上述物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后降溫退火導致單晶內(nèi)部的熱應力并影響單晶品質(zhì)的問題，提供了一種簡化退火工藝及工裝，可以大大減少單晶熱應力、降低單晶出現(xiàn)裂紋的風險。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種單晶隨爐等溫退火方法，在物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后,?將坩堝頂部的散熱通道上加蓋保溫塞，同時降低加熱功率約10-70%，然后保溫1-48小時即達到退火起始溫度；最后采用等溫隨爐退火方法降到室溫，即得到熱應力小的單晶。所述單晶為碳化硅、氮化鋁或其他性質(zhì)類似的單晶。

一種單晶隨爐等溫退火工裝，包括坩堝，所述坩堝頂部設散熱通道，在所述散熱通道上方設置一保溫塞，所述保溫塞或坩堝上下移動。進一步地，所述單晶為碳化硅、氮化鋁或其他性質(zhì)類似的單晶。

在物理氣相傳輸法單晶生長之時，保溫塞與散熱通道的距離為10mm-400mm。

物理氣相傳輸法單晶生長開始之前，先將保溫塞與散熱通道上下分開10mm-400mm，以利于籽晶散熱，使單晶生長時有溫度梯度。生長結(jié)束之后需退火時，降低下保溫塞（或上升坩堝），以蓋緊散熱通道，并同時適當降低加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華；然后保溫一段時間，使單晶整體均勻地達到退火起始溫度，利用單晶在高溫下的范性形變來消除生長時的熱應力；最后采用等溫隨爐退火的方法降到室溫，得到?jīng)]有（或具有很?。釕Φ膯尉А?!-- SIPO -->

與帶著溫度梯度降溫、另行退火的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不但可以大大減少單晶熱應力、降低單晶出現(xiàn)裂紋的風險，而且單晶生長之后隨爐退火完畢即可直接進行加工，從而簡化了工藝、降低了成本。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明單晶隨爐等溫退火工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

物理氣相傳輸法生長單晶的工裝，包括圖1所示的保溫筒1、坩堝2和散熱通道5，坩堝2中放置原料3和籽晶4。

實施例1：

在用物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶之前，預先將保溫塞6與散熱通道5分開約400mm的距離，使單晶生長時有溫度梯度。生長結(jié)束之后，通過保溫塞6上端的拉桿7降下上述保溫塞6約400mm、蓋緊籽晶上部的散熱通道，并同時降低70%的加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華，然后保溫1小時，即可使單晶整體均勻地達到退火起始溫度，最后采用等溫隨爐退火的方法，在24小時內(nèi)降到室溫，得到?jīng)]有熱應力的碳化硅單晶。而同樣條件下生長的碳化硅單晶，如果不降下保溫塞、而是帶著溫度梯度退火，得到的單晶則因為熱應力太大而開裂。

實施例2：

在用物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶之前，預先將保溫塞6與散熱通道5分開約10mm的距離，使單晶生長時有溫度梯度。生長結(jié)束之后，通過保溫筒1底部的拉桿8上升坩堝2約10mm、蓋緊籽晶上部的散熱通道，并同時降低10%的加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華，然后保溫48小時，即可使單晶整體均勻地達到退火起始溫度，最后采用等溫隨爐退火的方法，在24小時內(nèi)降到室溫，得到熱應力很小的氮化鋁單晶。而同樣條件下生長的氮化鋁單晶，如果不采用上述等溫隨爐退火、而是帶著溫度梯度退火，得到的單晶則因為熱應力太大而開裂。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。