CN105543964A - 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置 - Google Patents

消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105543964A
CN105543964A CN201610071877.9A CN201610071877A CN105543964A CN 105543964 A CN105543964 A CN 105543964A CN 201610071877 A CN201610071877 A CN 201610071877A CN 105543964 A CN105543964 A CN 105543964A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
crucible
sheet
plumbago crucible
silicon carbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610071877.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张云伟
韩金波
靳丽婕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CENTURY GOLDRAY SEMICONDUCTOR CO., LTD.
Original Assignee
BEIJING HUAJIN CHUANGWEI ELECTRONICS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING HUAJIN CHUANGWEI ELECTRONICS Co Ltd filed Critical BEIJING HUAJIN CHUANGWEI ELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN201610071877.9A priority Critical patent/CN105543964A/zh
Publication of CN105543964A publication Critical patent/CN105543964A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法，包括：步骤1选取厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta（钽）片；步骤2将石墨纸或Ta片裁切成高度与石墨坩埚内壁一致，长度于石墨坩埚内周长一致的长条，曲卷放入石墨坩埚内，调整位置使其与石墨坩埚内侧表面贴合；步骤3将石墨纸或Ta片裁剪成厚度一致、直径与石墨坩埚内底直径一致，将裁剪后的石墨纸或Ta片置于坩埚内底，与坩埚底部贴合；步骤4将原料放入石墨坩埚中夯实，进行碳化硅单晶生长。该方法有效的降低了生长升华过程中气相组分对反应系统石墨内壁的腐蚀。本发明还公开了消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置。

Description

消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置
技术领域
本发明涉及碳化硅生长技术领域，特别是一种消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法，及其装置。
背景技术
以第三代半导体中技术最为成熟的就是SiC（碳化硅）。SiC作为间接带隙半导体，其特点主要有带隙宽、热导率高、击穿强度高、化学性能好、抗辐射能力强等，在半导体应用领域具有非常明显的优势。
目前生长大直径碳化硅单晶的主流方法是物理气相输运法(PVT法)。典型的生长结构组成包括坩埚和坩埚盖两大部分，生长机理是将SiC粉源放置在坩埚中，籽晶固定在粉源上部盖子上，进行生长。PVT法SiC单晶生长的基本过程分别为：原料分解升华、质量传输和在籽晶上结晶。在原料的分解传输过程中主要驱动力来自原料间的温度梯度。在原料分解到凝结过程中气相组分主要为Si，Si2C和SiC2因为在生长温度下Si组分的饱和分压较大，造成Si气氛占据组分比例较大，该组分在传输过程中与石墨坩埚侧壁进行反应如下：
Si(g)+C(s)＝SiC(g)
2Si(g)+C(s)＝Si2C(g)
Si(g)+2C(s)＝SiC2(g)
石墨坩埚中C元素参与反应，造成坩埚内表面出现缺失、腐蚀。本发明提供了一种阻断Si组分与石墨坩埚内表面反应造成腐蚀的方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法，本发明的目的之二在于提供一种消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置。
为实现上述目的本发明消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1选取厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta（钽）片；
步骤2将石墨纸或Ta片裁切成高度与石墨坩埚内壁一致，长度于石墨坩埚内周长一致的长条，曲卷放入石墨坩埚内，调整位置使其与石墨坩埚内侧表面贴合；
步骤3将石墨纸或Ta片裁剪成厚度一致、直径与石墨坩埚内底直径一致，将裁剪后的石墨纸或Ta片置于坩埚内底，与坩埚底部贴合；
步骤4将原料放入石墨坩埚中夯实，进行碳化硅单晶生长。
基于上述方法的消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置，该装置包括：石墨坩埚，所述石墨坩埚上扣合有坩埚盖，所述坩埚盖的内侧固定有籽晶，石墨坩埚内装有原料，石墨坩埚的内侧壁和内底壁上贴附有隔离层，所述隔离层为厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta（钽）片。
通过本发明的消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置有效的降低了生长升华过程中气相组分对反应系统石墨内壁的腐蚀。
附图说明
图1为本发明消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置的结构示意图；
其中，1石墨坩埚、2坩埚盖、3籽晶、4原料、5隔离层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示的消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置，该装置包括：石墨坩埚1，石墨坩埚1上扣合有坩埚盖2，坩埚盖2的内侧固定有籽晶3，石墨坩埚1内装有用于碳化硅单晶生长的原料4，石墨坩埚1的内侧壁和内底壁上贴附有隔离层5，隔离层5为厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta（钽）片。
制作上述消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1选取厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta（钽）片；
步骤2将石墨纸或Ta片裁切成高度与石墨坩埚1内壁一致，长度于石墨坩埚1内周长一致的长条，曲卷放入石墨坩埚1内，调整位置使其与石墨坩埚1内侧表面贴合；
步骤3将石墨纸或Ta片裁剪成厚度一致、直径与石墨坩埚1内底直径一致，将裁剪后的石墨纸或Ta片置于石墨坩埚1的内底壁上，与石墨坩埚1的内底壁贴合；
步骤4将原料4放入石墨坩埚1中夯实，进行碳化硅单晶生长。
下面选取四组实例说明本发明的效果：
实例1：选用0.1mm的Ta，生长温度2100℃，压力1000pa，生长80小时，结束后坩埚侧壁轻微腐蚀。
实例2：选用0.1mm的石墨纸，生长温度2100℃，压力1000pa，生长80小时，结束后坩埚侧壁腐蚀较多。
实例3：选用0.3mm的石墨纸，生长温度2100℃，压力1000pa，生长80小时，结束后坩埚侧壁轻微腐蚀。
实例4：选用0.5mm的石墨纸，生长温度2100℃，压力1000pa，生长80小时，结束后坩埚侧壁较轻腐蚀失重较少。
因此：由于稀有金属Ta价格昂贵，故本方法实施优选石墨纸，从实例中优选0.5-1mm厚度的石墨纸更有利与阻断腐蚀。
上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1选取厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta片；
步骤2将石墨纸或Ta片裁切成高度与石墨坩埚内壁一致，长度于石墨坩埚内周长一致的长条，曲卷放入石墨坩埚内，调整位置使其与石墨坩埚内侧表面贴合；
步骤3将石墨纸或Ta片裁剪成厚度一致、直径与石墨坩埚内底直径一致，将裁剪后的石墨纸或Ta片置于坩埚内底，与坩埚底部贴合；
步骤4将原料放入石墨坩埚中夯实，进行碳化硅单晶生长。
2.消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置，其特征在于，该装置包括：石墨坩埚，所述石墨坩埚上扣合有坩埚盖，所述坩埚盖的内侧固定有籽晶，石墨坩埚内装有原料，石墨坩埚的内侧壁和内底壁上贴附有隔离层，所述隔离层为厚度在0.1-1mm范围内的石墨纸或Ta片。
CN201610071877.9A 2016-02-02 2016-02-02 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置 Pending CN105543964A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610071877.9A CN105543964A (zh) 2016-02-02 2016-02-02 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610071877.9A CN105543964A (zh) 2016-02-02 2016-02-02 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105543964A true CN105543964A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55823512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610071877.9A Pending CN105543964A (zh) 2016-02-02 2016-02-02 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105543964A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107354503A (zh) * 2017-07-12 2017-11-17 吴晨 一种晶体生长装置及其组装方法
CN108118394A (zh) * 2017-12-28 2018-06-05 河北同光晶体有限公司 一种降低碳化硅单晶中氮杂质含量的方法
EA033855B1 (ru) * 2018-05-03 2019-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Способ подготовки тигля для выращивания монокристаллов карбида кремния
CN113122921A (zh) * 2020-06-05 2021-07-16 北京世纪金光半导体有限公司 一种生长低碳包裹物大尺寸高纯单晶的装置及方法
CN113185324A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 中电化合物半导体有限公司 石墨件及其处理方法、单晶生长设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101220504A (zh) * 1999-10-08 2008-07-16 克里公司 碳化硅晶体生长的方法和装置
CN101580964A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量碳化硅晶体的籽晶托
CN201990762U (zh) * 2011-02-22 2011-09-28 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 直拉单晶炉加热装置
CN205474111U (zh) * 2016-02-02 2016-08-17 北京华进创威电子有限公司 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101220504A (zh) * 1999-10-08 2008-07-16 克里公司 碳化硅晶体生长的方法和装置
CN101580964A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 中国科学院物理研究所 一种用于生长高质量碳化硅晶体的籽晶托
CN201990762U (zh) * 2011-02-22 2011-09-28 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 直拉单晶炉加热装置
CN205474111U (zh) * 2016-02-02 2016-08-17 北京华进创威电子有限公司 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107354503A (zh) * 2017-07-12 2017-11-17 吴晨 一种晶体生长装置及其组装方法
CN107354503B (zh) * 2017-07-12 2019-05-03 吴晨 一种晶体生长装置及其组装方法
CN108118394A (zh) * 2017-12-28 2018-06-05 河北同光晶体有限公司 一种降低碳化硅单晶中氮杂质含量的方法
CN108118394B (zh) * 2017-12-28 2020-07-17 河北同光晶体有限公司 一种降低碳化硅单晶中氮杂质含量的方法
EA033855B1 (ru) * 2018-05-03 2019-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Способ подготовки тигля для выращивания монокристаллов карбида кремния
CN113122921A (zh) * 2020-06-05 2021-07-16 北京世纪金光半导体有限公司 一种生长低碳包裹物大尺寸高纯单晶的装置及方法
CN113185324A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 中电化合物半导体有限公司 石墨件及其处理方法、单晶生长设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105543964A (zh) 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的方法和装置
US11761117B2 (en) SiC single crystal sublimation growth apparatus
JP4547031B2 (ja) 炭化珪素単結晶製造用坩堝、並びに炭化珪素単結晶の製造装置及び製造方法
JP4585359B2 (ja) 炭化珪素単結晶の製造方法
CN110396717B (zh) 高质量高纯半绝缘碳化硅单晶、衬底及其制备方法
CN107208311A (zh) 碳化硅单晶块的制造方法和碳化硅单晶块
KR101809642B1 (ko) 대구경 탄화규소 단결정 잉곳의 성장방법
CN111074341A (zh) 一种制备高纯原料的方法
CN205474111U (zh) 消除碳化硅单晶生长过程中硅对石墨体腐蚀的装置
CN111819311A (zh) 碳化硅单晶的制造方法
KR100975957B1 (ko) 대구경 고품질 탄화규소 단결정의 직경확장을 위한 단결정성장 장치 및 그 방법
JP2021031311A (ja) ＳｉＣ単結晶インゴットの製造方法
JP2010076991A (ja) 炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法
JP5303941B2 (ja) ＡｌｘＧａ１−ｘＮ単結晶の成長方法
WO2009098997A1 (ja) 炭化ケイ素単結晶の製造方法
CN103282557A (zh) 单晶碳化硅液相外延生长用单元和单晶碳化硅的液相外延生长方法
JP2010076990A (ja) 炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法
JP2010076954A (ja) ＳｉＣ単結晶製造方法、ＳｉＣ単結晶製造用反応容器、ＳｉＣ単結晶製造装置
KR101480491B1 (ko) 원료 분말 소결체 벌크 제조 방법과 장치 및 소결체 벌크를 이용한 단결정 성장 방법
JP2010064920A (ja) ６ｈ型炭化ケイ素単結晶の製造方法
JP4678212B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物単結晶の成長方法
JP2021014385A (ja) ４ｈ炭化珪素単結晶の製造方法
KR101549597B1 (ko) 탄화규소가 코팅된 도가니를 이용한 탄화규소 단결정의 제조방법
TWI793167B (zh) 砷化鎵系化合物半導體結晶及晶圓群
KR101649539B1 (ko) 역 승화 단결정 성장장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170106

Address after: Tonghui trunk road 100176 Beijing city Daxing District economic and Technological Development Zone No. 17 hospital

Applicant after: CENTURY GOLDRAY SEMICONDUCTOR CO., LTD.

Address before: Tonghui trunk road 101111 Beijing city Daxing District economic and Technological Development Zone No. 17 hospital

Applicant before: Beijing Huajin Chuangwei Electronics Co., Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504

RJ01 Rejection of invention patent application after publication