[發(fā)明專利]一種利用長晶組件制備碳化硅單晶的方法

有效

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• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112481700B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(shè)有多個同心設(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)，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(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)的整體加熱溫度調(diào)節(jié)所述坩堝內(nèi)的軸向溫梯，通過控制所述多個同心設(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)中各個環(huán)形加熱溫區(qū)的加熱溫度調(diào)節(jié)所述坩堝內(nèi)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(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)中各個環(huán)形加熱溫區(qū)的溫度由內(nèi)側(cè)向外側(cè)遞增，以調(diào)節(jié)坩堝內(nèi)的徑向溫梯；

在所述生長階段，控制坩堝內(nèi)的溫度上升，同時控制多個同心設(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)的溫度整體下降，以調(diào)節(jié)坩堝內(nèi)的軸向溫梯，并且在環(huán)形加熱溫區(qū)溫度整體下降的同時，控制各個環(huán)形加熱溫區(qū)的溫度由內(nèi)側(cè)向外側(cè)遞增，以調(diào)節(jié)坩堝內(nèi)的徑向溫梯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個同心設(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)的圓心位于所述坩堝的中軸線上；和/或，所述多個同心設(shè)置的環(huán)形加熱溫區(qū)中，位于最外側(cè)的環(huán)形加熱溫區(qū)的外徑不小于所述坩堝的最大直徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個環(huán)形加熱溫區(qū)中均設(shè)置有環(huán)形加熱器，各環(huán)形加熱器彼此之間等間隔設(shè)置且具有相同的環(huán)寬。

4.根據(jù)權(quán)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(cè)周圍設(shè)有中頻感應(yīng)加熱器；和/或，

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

5.根據(jù)權(quán)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(nèi)的溫度不變，調(diào)節(jié)各個環(huán)形加熱溫區(qū)的溫度由內(nèi)側(cè)向外側(cè)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(nèi)的溫度每小時升高0.5-3℃，調(diào)節(jié)環(huán)形加熱溫區(qū)整體的溫度以每小時0.5-3℃的速率下降，并控制各個環(huán)形加熱溫區(qū)的溫度由內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次遞增1-8℃，保溫50-150h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生長階段中，控制環(huán)形加熱溫區(qū)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(jù)權(quán)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(nèi)的溫度和環(huán)形加熱溫區(qū)整體的溫度均升至2180℃-2210℃，穩(wěn)定形核10-20小時。

8.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)量比為(4～10)：(0.5～3)。

10.根據(jù)權(quán)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(zhì)量比為1:(2～5)。

11.根據(jù)權(quán)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。