[發(fā)明專利]一種制備碳化硅粉料的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011641582.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112830492B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熱尼亞;靳婉琪;王超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/984
• 分類號(hào): C01B32/984
• 代理公司: 北京君慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11716
• 代理人: 馮妙娜

本申請(qǐng)公開了一種制備碳化硅粉料的裝置及方法，該裝置包括：爐體，爐體內(nèi)部設(shè)置隔板，隔板關(guān)閉時(shí)，將爐體內(nèi)部分隔為兩部分；隔板打開時(shí)，爐體內(nèi)部連通；電極，電極的表面至少部分覆蓋碳源原料；坩堝，坩堝置于爐體內(nèi)部；坩堝與電極發(fā)生相對(duì)位移，以使得電極能夠進(jìn)入或遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)。本申請(qǐng)通過在爐體內(nèi)設(shè)置隔板，在硅源原料熔化過程中，通過隔板將爐體內(nèi)硅源原料和碳化原料隔開，避免加熱時(shí)硅液揮發(fā)而在碳化原料處結(jié)晶，以影響粉料的生長，提高了粉料生長的質(zhì)量。該方法通過控制隔板的打開或關(guān)閉，可避免硅源原料熔化過程中，硅液揮發(fā)而在碳化原料處結(jié)晶，使得到的粉料的氮雜質(zhì)含量和其它雜質(zhì)含量低，可用于高純碳化硅晶體的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種制備碳化硅粉料的裝置及方法，屬于半導(dǎo)體材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的第三代半導(dǎo)體材料，市場對(duì)碳化硅單晶的要求日益增高。為縮短碳化硅單晶的生長時(shí)間、降低缺陷率，人們對(duì)于生長碳化硅晶棒用的碳化硅粉料的要求也隨之升高。除了碳化硅粉料的雜質(zhì)含量，對(duì)其晶粒結(jié)構(gòu)、粒度、堆積密度及產(chǎn)率等也均有要求。

傳統(tǒng)工藝一般采用高溫自蔓延反應(yīng)或CVD法，其所得的碳化硅粉料的粒度小、堆積密度低，在PVT法生長碳化硅單晶的過程中生長效率低且易造成缺陷。目前可采用液相法合成碳化硅粉體，通過加熱的方式將硅在坩堝中融化，形成硅液，再將頭部貼有籽晶的石墨軸伸入到溶液中進(jìn)行生長。現(xiàn)有的裝置及方法中，熔融狀態(tài)下的硅出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象，硅蒸汽在石墨軸處結(jié)晶，影響粉體生長的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N碳化硅粉料及其制備方法。該方法利用含稀土元素物質(zhì)，首先制得稀土元素的硅化物，再將稀土元素的硅化物與高純硅碳粉進(jìn)行合成，使得稀土元素均勻摻雜碳化硅粉料；利用該碳化硅粉料生長晶體，生長過程中碳化硅粉料中的稀土元素會(huì)隨著粉料的升華被逐步釋放，能有效抑制多型的產(chǎn)生。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種制備碳化硅粉料的裝置，所述裝置包括：

爐體，所述爐體內(nèi)部設(shè)置隔板，所述隔板關(guān)閉時(shí)，將爐體內(nèi)部分隔為兩部分；所述隔板打開時(shí)，所述爐體內(nèi)部連通；

電極，所述電極的表面至少部分覆蓋碳源原料，碳源原料位于爐體內(nèi)部；

坩堝，所述坩堝置于爐體內(nèi)部，所述坩堝內(nèi)用于放置硅源原料；所述隔板關(guān)閉時(shí)，坩堝和電極分別位于所述隔板的兩側(cè)；所述坩堝與電極發(fā)生相對(duì)位移，以使得電極能夠進(jìn)入或遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述隔板沿爐體的徑向延伸，所述隔板的側(cè)壁與爐體的內(nèi)側(cè)壁相配合；

優(yōu)選的，所述隔板為水冷隔板，所述水冷隔板具有水冷管道；

優(yōu)選的，所述裝置還包括控制隔板打開或關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)；

優(yōu)選的，所述控制機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸一端與隔板連接，另一端穿過爐體側(cè)壁延伸到爐體外。

進(jìn)一步的，所述爐體外側(cè)設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置包括第一加熱裝置和第二加熱裝置，第一加熱裝置對(duì)爐體內(nèi)上部進(jìn)行加熱，第二加熱裝置對(duì)爐體內(nèi)下部進(jìn)行加熱；

優(yōu)選的，所述加熱裝置選自電磁感應(yīng)線圈或電阻絲；

優(yōu)選的，所述加熱裝置為電阻絲。

進(jìn)一步的，所述坩堝連接升降裝置，所述升降裝置用于控制坩堝上下移動(dòng)；

優(yōu)選的，所述升降裝置包括支柱及由絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的升降臺(tái)，支柱的一端固定在坩堝的底部，另一端依次穿過爐體與升降臺(tái)連接。

進(jìn)一步的，所述電極包括固定件和碳源，碳源固定在固定件的底端，固定件與外部電源連接；優(yōu)選的，所述固定件選自金屬電極或石墨電極；優(yōu)選的，所述爐體頂部設(shè)置有爐蓋，所述電極穿過爐蓋上的通孔伸入到爐體內(nèi)部。