[發明專利]一種高純大尺寸SIC晶體襯底材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011545217.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112645331A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陳宇;嚴麗紅;辛藤
• 申請（專利權）人: 張家港迪源電子科技有限公司
• 主分類號: C01B32/956
• 分類號: C01B32/956
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩

本發明適用于半導體技術領域，提供了一種高純大尺寸SIC晶體襯底材料的制備方法，包括以下步驟：S1、按一定化學計量比稱量硅粉和碳粉，將它們混合均勻后加入到石墨坩堝中；S2、在S1中的石墨坩堝中添加含有氯元素的先驅體并攪拌均勻；S3、將S2中的石墨坩堝放入真空燒結爐中后關爐，待真空抽至≤10^?4Pa以后，再充入稀有氣體至所需壓強；S4、按一定升溫速率進行升溫至所需溫度進行高溫合成，待一段時間后降溫后，停爐取出樣品。本發明通過添加含氯元素的先驅體，實現厚膜外延材料，單層外延層厚度達80微米，突破厚膜生長的重復性、穩定性、一致性等產業化瓶頸共性技術，并且消除硅滴以及硅組分失配等外延缺陷。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種高純大尺寸SIC晶體襯底材料的制備方法。

背景技術

SIC晶體襯底材料是支撐電力電子行業發展必不可少的重要材料。其耐高壓、耐高頻等突出的物理特性可以廣泛應用于大功率高頻電子器件、電動汽車PCU、光伏逆變、軌道交通電力控制系統等領域，起到減小體積簡化系統，提升功率密度的作用。

該項目目標產品SIC晶體襯底材料，主要應用于大容量低損耗功率器件、高頻高速器件、特殊環境下使用的功率器件、光微電子器件。目前市面上通常用Lely法制造，國際主流產品正從4英寸向6英寸過渡，且已經開發出8英寸導電型襯底產品。

國內襯底以4英寸為主，質量相對薄弱，主要用于生產10A以下小電流產品，目前單晶生長緩慢且品質純度不夠穩定是碳化硅價格高、市場推廣慢的重要原因。

發明內容

本發明提供一種高純大尺寸SIC晶體襯底材料的制備方法，旨在解決背景技術中國內襯底以4英寸為主，質量相對薄弱，主要用于生產10A以下小電流產品，目前單晶生長緩慢且品質純度不夠穩定是碳化硅價格高、市場推廣慢的問題。

本發明是這樣實現的，一種高純大尺寸SIC晶體襯底材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、按一定化學計量比稱量硅粉和碳粉，將它們混合均勻后加入到石墨坩堝中；

S2、在S1中的石墨坩堝中添加含有氯元素的先驅體并攪拌均勻；

S3、將S2中的石墨坩堝放入真空燒結爐中后關爐，待真空抽至≤10^-4Pa以后，再充入稀有氣體至所需壓強；

S4、按一定升溫速率進行升溫至所需溫度進行高溫合成，待一段時間后降溫后，停爐取出樣品。

優選的，S1中的硅粉和碳粉的純度均≥5N。

優選的，S3中的稀有氣體充入流量為5～50mL/min，充入時間為5～50min。

優選的，S3中的稀有氣體為Ar氣。

優選的，S1中的硅粉和碳粉配比為1∶1。

優選的，S4中的高溫合成時溫度設定為1500～2500℃。

優選的，S4中的一段時間設定為5～15h。

優選的，S3中的所需壓強設定為100～800Toor。

優選的，還包括對S4中樣品的測試分析步驟。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過添加含氯元素的先驅體，實現厚膜外延材料，單層外延層厚度達80微米，突破厚膜生長的重復性、穩定性、一致性等產業化瓶頸共性技術，獲得高質量的6英寸碳化硅外延材料。并且消除硅滴以及硅組分失配等外延缺陷，生長出表面光亮、厚度及載流子濃度達預定目標的要求。

附圖說明

圖1為本發明制備方法的流程示意圖。

具體實施方式