[發明專利]可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構及控制方法

在審

• 申請號: 202211472023.3
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115747952A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 李衛月;陳俊宏
• 申請（專利權）人: 江蘇集芯半導體硅材料研究院有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構及控制方法，籽晶支撐機構包括籽晶桿、籽晶托和散熱線，所述籽晶托與所述籽晶桿的下端連接，所述籽晶托內設有沿所述籽晶托徑向方向布置的容納腔；所述散熱線至少具有第一狀態和第二狀態，并可在第一狀態和第二狀態之間切換；在所述第一狀態，所述散熱線的下部穿插在所述籽晶桿內；在所述第二狀態，所述散熱線穿過所述籽晶桿后伸至所述容納腔內，且所述散熱線的端部直達所述容納腔的外端。本發明通過調節散熱線的位置，可改變籽晶生長表面的溫度分布，從而調節晶體表面生長的速度，提高晶片產出率，降低生長成本，提高晶體的生長質量。

技術領域

本發明涉及多鐵半導體材料領域，尤其是涉及一種可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構及其控制方法。

背景技術

碳化硅(SiC)襯底可分為兩類：一類是具有高電阻率(電阻率≥105Ω·cm)的半絕緣型碳化硅襯底，另一類是低電阻率(電阻率區間為15～30mΩ·cm)的導電型碳化硅襯底。其中，半絕緣型碳化硅襯底則主要應用于5G、雷達、國防等射頻器件領域，導電型碳化硅襯底主要用于新能源汽車、高鐵運輸、電網逆變器等高功率、高壓領域。

目前，物理氣相傳輸法(PVT)作為制備導電型碳化硅晶體最常用的方法之一，主要是通過對碳化硅粉末進行加熱，當其溫度達到2100℃以上時，碳化硅粉末受熱升華并在碳化硅籽晶上沉積、生長，從而成功地長出碳化硅晶體。但在實際操作過程中，該方法存在如下缺陷：其一，長晶過程中，長晶工藝不可調控，長晶初期易產生的微管、位錯、相變等缺陷，長晶末期易產生碳包裹等缺陷；其二，生長方法為不可觀看的生長。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明在于提出一種可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構，通過調節散熱線的位置，可改變籽晶生長表面的溫度分布，從而調節晶體表面生長的速度，使籽晶生長按照“慢-快-慢”的速度生長，提高晶片產出率，降低生長成本，提高晶體的生長質量。

根據本發明實施例的可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構，包括：

籽晶桿；

籽晶托，所述籽晶托與所述籽晶桿的下端連接，所述籽晶托內設有沿所述籽晶托徑向方向布置的容納腔；

散熱線，所述散熱線至少具有第一狀態和第二狀態，并可在第一狀態和第二狀態之間切換；

在所述第一狀態，所述散熱線的下部穿插在所述籽晶桿內；

在所述第二狀態，所述散熱線穿過所述籽晶桿后伸至所述容納腔內，且所述散熱線的端部直達所述容納腔的外端。

根據本發明實施例的可控制碳化硅晶體生長速度的籽晶支撐機構，一方面可根據長晶的各個階段通過調節散熱線的位置，以調節籽晶生長表面的溫度分布，從而調節晶體表面生長的速度，使籽晶生長按照“慢-快-慢”的速度生長，提高晶片產出率，降低生長成本。另一方面，可人為干涉籽晶從一端向另一端生長，避免籽晶生長面多點成核，多點生長相互結合生成的位錯等缺陷，從而可以提高晶體的生長質量。

在本發明的一些實施例中，所述容納腔內設有隔熱粉料，所述籽晶托內設有與所述容納腔外端連通的儲料腔，當所述散熱線由第一狀態切換至第二狀態時，所述隔熱粉料被推至所述儲料腔內。

在本發明的一些實施例中，所述容納腔有多個，多個所述容納腔呈單層或多層布置在所述籽晶托內。

在本發明的一些實施例中，當所有所述容納腔單層布置時，所有所述容納腔均處于同一水平面，并沿所述籽晶托的周向均布；

當所有所述容納腔多層布置時，所有所述容納腔分成多個所述容納腔組，每個所述容納腔組內的所有所述容納腔均處于同一水平面，并沿所述籽晶托的周向均布。

在本發明的一些實施例中，所述散熱線的上部外側設有絕熱層，并連接有熱電偶傳感器。