[發明專利]一種碳化硅晶體生長用大粒徑碳化硅粉料的合成方法

有效

• 申請號: 201710366230.3
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN108946735B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 趙寧;彭同華;劉春俊
• 申請（專利權）人: 新疆天科合達藍光半導體有限公司;北京天科合達半導體股份有限公司
• 主分類號: C01B32/984
• 分類號: C01B32/984;C30B29/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明提供了一種碳化硅晶體生長用大粒徑碳化硅（SiC）粉料的合成方法。采用高純碳粉和高純硅粉為原料并混合均勻，將混合均勻后的粉末原料分為數份置于坩堝中，每份粉末原料之間用石墨片隔開，將坩堝放入加熱爐中，抽真空到爐內部壓力小于10?3Pa后，充入壓力為1×104Pa～9×104Pa范圍內的惰性氣體，再將爐內溫度由室溫升到SiC粉料合成溫度并在此溫度和惰性氣體壓力范圍內保持5～30小時，然后將爐內溫度降至室溫，即可得到碳化硅晶體生長用大粒徑(SiC)粉料。本發明制備出的大粒徑SiC粉料彌補了現有技術合成的SiC粉料粒徑偏小的不足，該方法和裝置簡單、易于推廣、適合大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及一種碳化硅晶體生長用大粒徑（粒徑大于500 um）碳化硅（SiC）粉料的合成方法，屬于無機非金屬材料領域。

背景技術

在信息技術迅猛發展的今天，半導體技術的革新扮演著越來越重要的角色。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導體材料，是繼硅（Si）、砷化鎵（GaAs）之后的第三代半導體。與Si和GaAs為代表的傳統半導體材料相比，SiC在耐擊穿電壓、抗輻射、工作溫度等性能方面具有很大優勢。作為目前發展最成熟的寬帶隙半導體材料，SiC 具有高擊穿場強、高熱導率、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優點，其優異性能可以滿足現代電子技術對高頻、高功率、高溫以及抗輻射的新要求，因而被看作是半導體材料領域最有前景的材料之一。此外，由于六方SiC與GaN相近的晶格常數及熱膨脹系數，因此也成為制造高亮度發光二極管的理想襯底材料。

SiC粉料的質量在物理氣相傳輸法生長碳化硅晶體時有著重要的作用，直接影響晶體的結晶質量和生長長度。隨著碳化硅襯底在電子電子器件方面的大規模應用，高質量和大尺寸碳化硅晶體的需求越來越迫切，對碳化硅粉料的質量和粒徑的要求也越來越高。因此粒徑可控的大粒徑SiC粉料的制備對于碳化硅晶體的生長非常重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳化硅晶體生長用大粒徑碳化硅（SiC）粉料的合成方法。

一種碳化硅晶體生長用大粒徑碳化硅（SiC）粉料的合成方法，包括以下步驟：

采用高純硅粉和高純碳粉為原料，采用高純硅粉和高純碳粉為原料并混合均勻，將混合均勻后的粉末原料分為數份置于坩堝中，每份粉末原料之間用石墨片隔離；

將上述坩堝放入加熱爐中，抽真空到爐內部壓力小于10-3Pa后，充入壓力為1×104Pa到9×104Pa范圍內的惰性氣體；

再將爐內溫度由室溫升到SiC粉料合成溫度并在此溫度和惰性氣體壓力為1×104Pa到9×104Pa范圍內保持5～30小時；

然后將爐內溫度降至室溫，即可得到碳化硅晶體生長用的大粒徑SiC粉料。

進一步地，高純硅粉和高純碳粉的純度均大于99.998%。

更進一步地，高純硅粉和高純碳粉的粒徑均小于200um。

更進一步地，高純硅粉和高純碳粉為原料的摩爾比范圍為1:1～1.5:1，優選1:1。

更進一步地，石墨片的密度為1.0 g/cm3～1.9 g/cm3。

更進一步地，石墨片的形狀為圓形。

更進一步地，石墨片的直徑比坩堝內徑小0.2～2mm。

更進一步地，石墨片與相鄰石墨片之間的距離為10～150mm，優選20～50mm。

更進一步地，數份為2～11份，隔離用的石墨片數量為1～10個。

更進一步地，加熱爐包括高頻感應加熱爐、中頻感應加熱爐、石墨電阻加熱爐。