[發明專利]一種利用長晶組件制備碳化硅單晶的方法

有效

• 申請號: 202011257241.6
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112481700B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王宗玉;高超;寧秀秀;李霞;潘亞妮;高宇晗;方帥;趙樹春;楊曉俐;張九陽
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 劉曉佳

1.一種利用長晶組件制備碳化硅單晶的方法，其特征在于，所述長晶組件包括：坩堝，和位于所述坩堝上方的加熱裝置；

所述加熱裝置設有多個同心設置的環形加熱溫區，以使得在制備單晶的加熱和/或長晶階段，通過控制所述多個同心設置的環形加熱溫區的整體加熱溫度調節所述坩堝內的軸向溫梯，通過控制所述多個同心設置的環形加熱溫區中各個環形加熱溫區的加熱溫度調節所述坩堝內的徑向溫梯；

所述方法，至少包括長晶步驟；所述長晶步驟包括擴徑階段和生長階段；

在所述擴徑階段，控制多個同心設置的環形加熱溫區中各個環形加熱溫區的溫度由內側向外側遞增，以調節坩堝內的徑向溫梯；

在所述生長階段，控制坩堝內的溫度上升，同時控制多個同心設置的環形加熱溫區的溫度整體下降，以調節坩堝內的軸向溫梯，并且在環形加熱溫區溫度整體下降的同時，控制各個環形加熱溫區的溫度由內側向外側遞增，以調節坩堝內的徑向溫梯。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個同心設置的環形加熱溫區的圓心位于所述坩堝的中軸線上；和/或，所述多個同心設置的環形加熱溫區中，位于最外側的環形加熱溫區的外徑不小于所述坩堝的最大直徑。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每個環形加熱溫區中均設置有環形加熱器，各環形加熱器彼此之間等間隔設置且具有相同的環寬。

4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述坩堝的開口呈縮口形；和/或，

所述坩堝的外側周圍設有中頻感應加熱器；和/或，

所述坩堝的上方還設有提拉電機，所述提拉電機通過升降機構與所述坩堝的坩堝上蓋連接。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述擴徑階段的具體操作包括：控制坩堝內的溫度不變，調節各個環形加熱溫區的溫度由內側向外側依次遞增5-15℃，保溫8-20h；

所述生長階段的具體操作包括：控制坩堝內的溫度每小時升高0.5-3℃，調節環形加熱溫區整體的溫度以每小時0.5-3℃的速率下降，并控制各個環形加熱溫區的溫度由內側向外側依次遞增1-8℃，保溫50-150h。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生長階段中，控制環形加熱溫區的溫度整體下降的同時，以0.5-1.0mm/h的速度提拉籽晶。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在長晶步驟前還包括加熱的步驟，具體操作包括：降低壓力，控制坩堝內的溫度和環形加熱溫區整體的溫度均升至2180℃-2210℃，穩定形核10-20小時。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括裝料的步驟，具體操作包括：

向坩堝中提供長晶原料，所述長晶原料包括第一碳化硅粉料，和含有第二碳化硅粉料和碳粉料的混合粉料，所述混合粉料在坩堝中位于所述第一碳化硅粉料的底部下方。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合粉料中第二碳化硅粉料和碳粉料的質量比為(4～10)：(0.5～3)。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一碳化硅粉料和所述混合粉料的質量比為1:(2～5)。

11.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一碳化硅粉料的粒度為100～490μm，所述混合粉料的粒度為500～1000μm。