[發明專利]一種碳化硅晶體的生長方法及生長設備

有效

• 申請號: 202210314813.2
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114411258B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 薛衛明;馬遠;武雷;潘堯波
• 申請（專利權）人: 中電化合物半導體有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王積毅

本發明提出了一種碳化硅晶體的生長方法及生長設備，該方法至少包括以下步驟：將碳化硅升溫，監測碳化硅的溫度；當碳化硅升溫至預設溫度時，監測蒸發的碳化硅中硅的含量；當硅含量達到第一預設含量值時，開始降壓成核；檢測碳化硅生長時，生長界面結晶產生的特定波長的輻射，并記為第一特征輻射；以及當第一特征輻射與碳化硅所需晶型的特征輻射不一致時，調整第一特征輻射與所需晶型的特征輻射一致。本發明能有效調控晶體生長過程中晶型的選擇。

技術領域

本發明涉及晶圓生長技術領域，具體為一種碳化硅晶體的生長方法及生長設備。

背景技術

碳化硅（SiC）作為第三代半導體材料已經逐漸在大功率、高電壓領域得到應用，尤其新能源汽車企業均在積極布局碳化硅產業，但碳化硅晶體/晶錠的良率僅在50%左右。

碳化硅晶體生長方法為物理氣相傳輸法（PVT），在生長過程中，在可見光條件下無法獲得太多信息，多采用紅外雙色測溫儀對晶體生長進行檢測。由于碳化硅晶體存在多種晶型，紅外測溫儀本身存在較大誤差，且紅外測溫儀只能反應溫度信息，以判定晶體生長情況。這種采用間接手段了解坩堝內原料氣氛，或結晶生長界面情況，需要大量的經驗且重復性低，且最終獲得的檢測結果也存在很大誤差。

發明內容

本發明提出了一種碳化硅晶體的生長方法及生長設備，能夠檢測碳化硅結晶相變時產生的特征輻射，獲得碳化硅結晶信息對生長情況進行判斷，同時對結晶過程進行干預，調整碳化硅的晶型，穩定晶體生長工藝。

為解決上述技術問題，本發明是通過如下的技術方案實現的：

本發明提出一種碳化硅晶體的生長方法，至少包括以下步驟：

將碳化硅升溫，監測碳化硅的溫度；

當碳化硅升溫至預設溫度時，監測蒸發的碳化硅中硅的含量；

當硅含量達到第一預設含量值時，開始降壓成核；

檢測碳化硅生長時，生長界面結晶產生的特定波長的輻射，并記為第一特征輻射；以及

當第一特征輻射與碳化硅所需晶型的特征輻射不一致時，調整第一特征輻射與所需晶型的特征輻射一致。

在本發明一實施例中，所述第一預設含量值為0.5%-45%。

在本發明一實施例中，所述特定波長范圍為0.01-100μm。

在本發明一實施例中，所述第一特征輻射為波長在遠紅外、中紅外、可見光、紫外和深紫外波長范圍內的電磁波。

在本發明一實施例中，調整第一特征輻射與所需晶型的特征輻射一致的步驟包括：

根據檢測的第一特征輻射，確定第一特征輻射峰所處的輻射波長的范圍；

根據輻射波長的范圍，獲取晶體生長過程中結晶界面產生的能量變化值；

依據晶體生長過程中結晶界面產生的能量變化，改變晶體生長過程結晶界面碳化硅晶體或未結晶的氣相碳化硅的總能量，使晶體生長過程中產生的第一特征輻射與所需晶型的特征輻射一致。

在本發明一實施例中，晶體生長過程中結晶界面產生的能量變化值的獲取公式為的獲取公式為：

E_n =hcN_A/(λ_n)；

其中，h是普朗克常數，c是光速，N_A是阿伏伽德羅常數，λ_n為所述輻射波長。

在本發明一實施例中，所述調整第一特征輻射與所需晶型的特征輻射一致的步驟包括：對結晶界面碳化硅晶體或未結晶的氣相碳化硅施加額外輻射。