[發(fā)明專利]一種高純半絕緣碳化硅單晶及其高效制備方法和應(yīng)用在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910631402.4 | 申請(qǐng)日： | 2019-07-12 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN110396723A | 公開(kāi)（公告）日： | 2019-11-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 高超;寧秀秀;李霞;劉家朋;李加林;李長(zhǎng)進(jìn);竇文濤;梁曉亮 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C30B29/36 | 分類號(hào)： | C30B29/36;C30B23/00 |
| 代理公司： | 濟(jì)南千慧專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37232 | 代理人： | 韓玉昆 |
| 地址： | 250100 山東省濟(jì)南市高新區(qū)*** | 國(guó)省代碼： | 山東;37 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 碳化硅單晶 孔道結(jié)構(gòu) 半絕緣碳化硅單晶 多晶塊 碳化硅 高純 籽晶 制備 高效制備 氣相出口 氣相傳輸 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域 一端設(shè)置 單晶錠 致密性 形核 申請(qǐng) 紊亂 應(yīng)用 組裝 生長(zhǎng) | ||
1.一種高純半絕緣碳化硅單晶的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括下述步驟：
1)組裝：在坩堝內(nèi)設(shè)置原料區(qū)和籽晶，所述原料區(qū)放置至少一個(gè)與所述籽晶相對(duì)的碳化硅多晶塊；
2)長(zhǎng)晶：將組裝完成的坩堝置于長(zhǎng)晶爐內(nèi)，控制長(zhǎng)晶爐長(zhǎng)晶條件使得所述碳化硅多晶塊升華為氣相原料，所述氣相原料自原料區(qū)氣相傳輸至籽晶進(jìn)行長(zhǎng)晶，制得高純半絕緣碳化硅單晶；
其中，所述碳化硅多晶塊設(shè)置孔道結(jié)構(gòu)，所述孔道結(jié)構(gòu)靠近籽晶的一端設(shè)置氣相出口，原料區(qū)內(nèi)的部分氣相原料通過(guò)孔道結(jié)構(gòu)自氣相出口氣相傳輸至籽晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述孔道結(jié)構(gòu)為沿所述碳化硅多晶塊軸向設(shè)置的通孔；
優(yōu)選地，所述孔道結(jié)構(gòu)與所述籽晶的中心區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述原料區(qū)設(shè)置多個(gè)碳化硅多晶塊，所述多個(gè)碳化硅多晶塊沿所述坩堝的軸向排布，且相鄰的碳化硅多晶塊之間形成徑向通道，所述徑向通道與所述孔道結(jié)構(gòu)連通；
優(yōu)選地，所述碳化硅多晶塊設(shè)為與所述坩堝內(nèi)徑相適應(yīng)的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述孔道結(jié)構(gòu)為圓柱形空間；
更優(yōu)選地，所述孔道結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑與所述碳化硅多晶塊的外徑的比值為0.25-0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化硅多晶塊的厚度為5-30mm；
優(yōu)選地，所述碳化硅多晶塊的厚度為15-20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料區(qū)包括第一原料區(qū)和第二原料區(qū)，所述第一原料區(qū)與第二原料區(qū)分別設(shè)置在所述籽晶的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)的長(zhǎng)晶包括：
第一長(zhǎng)晶階段：將經(jīng)過(guò)抽真空的長(zhǎng)晶爐內(nèi)充入惰性氣體至200-400mbar，升溫至不低于2100℃，長(zhǎng)晶10-30h；
第二長(zhǎng)晶階段：以1-10mbar/h的速率降壓至10-50mabr后保持至長(zhǎng)晶結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述長(zhǎng)晶爐內(nèi)的體積與所述充入惰性氣體的流量的比值為200L：50-100SLM；
優(yōu)選地，所述長(zhǎng)晶爐內(nèi)的體積與所述充入惰性氣體的流量的比值為200L：60-90SLM。
8.一種權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制備方法中使用的坩堝組件，其特征在于，包括：
坩堝，所述坩堝包括坩堝主體和蓋合在所述坩堝主體的坩堝蓋；
籽晶支架，所述籽晶支架固定在所述坩堝內(nèi)，所述籽晶支架用于固定所述籽晶；和
多晶塊支架，所述多晶塊支架設(shè)置在所述坩堝內(nèi)的原料區(qū)，所述多晶塊支架用于支撐所述碳化硅多晶塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的坩堝組件，其特征在于，所述籽晶支架設(shè)置在所述坩堝的中部，所述多晶塊支架分別設(shè)置在所述籽晶支架的上方和下方；
優(yōu)選地，所述多晶塊支架包括分體設(shè)置的多個(gè)單層多晶塊支架。
10.一種高純半絕緣碳化硅單晶，其特征在于，其由權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法制備得到或，其使用權(quán)利要求8或9所述的坩堝組件制備得到。
11.一種權(quán)利要求10所述的高純半絕緣碳化硅單晶的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用選自高純半絕緣碳化硅單晶在制備單晶襯底、芯片或電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。
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