[發明專利]大直徑高純半絕緣碳化硅生長工藝方法

有效

• 申請號: 202010517759.2
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN113151895B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 張云偉;何麗娟;陳穎超;楊麗雯;程章勇;李天運;韋玉平;李百泉;靳麗婕
• 申請（專利權）人: 北京世紀金光半導體有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.大直徑高純半絕緣碳化硅生長工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1-1：選擇輕偏角為0.5-3°的（000-1）面加工的碳化硅籽晶作為生長籽晶；

步驟1-2：將步驟1-1中碳化硅籽晶固定在籽晶托（1）上；

步驟1-3：坩堝內裝入高純低氮含量的高純碳化硅粉料（6）；

步驟1-4：將固定好的籽晶托（1）連同生長擴徑環（3）連接至步驟1-3的盛放有粉料的坩堝（4）上部；

步驟1-5：加熱溫場由雙加熱結構制成，所述雙加熱結構包括中心內加熱器（7）、外圍感應加熱器（5）組成，所述中心內加熱器（7）為阻性加熱器，所述中心內 加熱器材質包括鎢、鉬、鉭、錸、石墨，其直徑介于20mm至坩堝內徑之間，所述中心內加熱器（7）高度不高于原料（6）的高度，和/或，所述中心內加熱器（7）采用螺旋或長城齒型結構，和/或，所述中心內加熱器（7）為環形柱狀或平面蚊香狀加熱器；

步驟1-6：接通氫氣引入管路至設備提供氣端；

步驟2-1：將外部纏繞好保溫層石墨氈（10）的帶有籽晶、碳化硅粉料的坩堝放置單晶生長爐內；

步驟2-2：通入混合氣體Ar+H 2 進行洗爐換氣2次，并完成分子泵極限本底去除至5.0E5以下；

步驟2-3：升溫至1000-1200℃，反復重復2-2抽換氣，熱處理本底時間在10-30小時；維持溫度1000-1200℃，充氣混合氣體至7-8萬帕，保持1-5小時；

步驟2-4：維持步驟2-3保持狀態后，抽氣至1pa以下，向爐內充入混合氣體至8萬帕，流量選擇50-10000sccm；

步驟2-5：繼續升溫至生長所需溫度2100-2200℃；

步驟2-6：開始降壓生長，降壓采用斜率或指數降壓，用3小時由8萬帕降至5000帕，后2小時降至5000-50pa；

步驟2-7：生長采用溫度補償和/或，功率補償的方式進行全生長時間內控制；所述溫度補償范圍為10-150℃，和或所述功率補償范圍為50瓦-2000瓦，生長期間持續向爐內通入混合氣體Ar和H 2 的混合氣體，控制比例流量在5-10:1，流量比例為300-500:30-50sccm；

步驟2-8：生長結束后充入高純Ar隨爐緩慢降溫退火結束。

2.根據權利要求1所述的大直徑高純半絕緣碳化硅生長工藝方法，其特征在于，碳化硅籽晶的固定方式有懸掛、粘貼、夾持方式，厚度為500-1000um。

3.根據權利要求1所述的大直徑高純半絕緣碳化硅生長工藝方法，其特征在于，引入管路中包括引入管（9），由坩堝底部引入，和/或，坩堝側邊引入，和/或，引入位置不高于原料（6）的上表面；底部環形引入沿坩堝（4）的內壁環形通入，通入高度10-90mm；引出端為頂部籽晶托（1）和/或擴徑環（3）位置；其中籽晶托（1）和擴徑環（3）石墨材料選取孔隙率大的石墨；石墨參數選擇孔隙率15%以上的石墨，和/或透過率0.2-1.0cm 2 /sec之間的等靜壓石墨；籽晶托（1）和或擴徑環（3），選擇鉆取結構上均布的微孔，孔徑控制在0.1-1.5mm。