CN115182037A - 一种对碳化硅晶体生长面型调制的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳化硅晶体领域，特别涉及一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置。本发明能够通过装置角度的变化调整生长碳化硅晶体的面型凸度，使晶体生长界面维持近平微凸的，有效降低位错缺陷的发生和热应力的积聚，提高晶体结晶质量、降低后续加工开裂几率。
Description
技术领域
本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及一种基于物理气相传输法生长碳化硅单晶的面型调制装置。
背景技术
碳化硅（SiC）单晶材料具有禁带宽、击穿电场强度高、饱和电子迁移率高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强等优点，可广泛应用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、半导体照明、新一代移动通信、消费类电子等领域，被视为支撑能源、交通、信息、国防等产业发展的核心技术，全球市场容量未来将达到百亿美元，已成为美国、欧洲、日本半导体行业的重点研究方向之一。目前，商品化SiC晶体主要通过物理气相传输（PVT）法制备，坩埚由上部籽晶托和下部的料腔组成，上部的籽晶托用于粘结籽晶，下部料腔用于装SiC原料。物理气相输运发由于温度场分布的不同，生长的晶体通常具有一定的凸度，过大的晶体凸度会造成晶体内部应力聚集，进而引发位错缺陷的形成，同时也会造成后续整形加工过程的开裂；相反的，过小的凸度甚至凹界面的生长则不利于晶体单一多型的控制，且生长晶体更容易在四周生成孪晶共生问题。因此，如何有效控制晶体生长面新是生长SiC单晶非常关键的问题。通常的，控制生长面型需要通过保温材料、坩埚形态等调整来矫正温度场分布，这些因素的调整往往又对晶体生长过程造成比较大的影响。
综上所述，如何快速有效的对晶体生长面型进行调制又不明显的影响到晶体生长的基本温度场和工艺参数是高质量碳化硅晶体生长需要解决的关键问题。
发明内容
本发明设计一种可以在不改变温度场设置前提下对碳化硅晶体生长面型调制的装置。其使用石墨材质制作成具有一定锥度的斗笠型结构反射板，其夹角根据生长晶体面型情况进行调整，在石墨表面涂敷TaC涂层，将涂敷后的反射装置安装于底部石墨支撑立柱上，以实现晶体面型的调制。
进一步的，所述的反射板，其夹角Ɵ范围为120o~200o。
进一步的，所述的反射板，其基底石墨材质纯度优于99.99%。
进一步的，所述的反射板表面TaC涂层，其制备方法可以为喷镀、蒸镀或者化学侵泡涂敷。
进一步地，所述的反射板，其石墨基底厚度为3~10mm。
附图说明
图1 是高质量碳化硅晶体生长坩埚；
图2 实施例中使用的面型调制反射板；
图3 使用面型调制装置后生长得到的凸度较小的碳化硅晶体。
其中，1、感应线圈；2、保温材料；3、生长坩埚；4、石墨支架；5、SiC原料；6、面型调制板；7、籽晶托；8、籽晶；9、SiC晶体。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的双层结构坩埚进行详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，使用直径130mm，高度160mm的坩埚。将1.5kg的SiC粉体放置于料区，在料区上部放置有TaC涂敷的石墨反射板，其TaC涂层使用等离子体喷镀方式涂敷，其设计图纸见图2。将直径100mm的SiC单晶片固定在籽晶托上；将整体生长坩埚放置于合适的温场条件下，启动中频感应加热电源设定功率8.5~9.5kw，3h后系统温度升高至2300oC以上，降低生长压强至10-20torr，开始晶体生长。原料坩埚区的SiC粉体开始分解升华，在温度差的驱动下，输运至籽晶表面凝华结晶，生长得到SiC晶体。生长达到100~150h后开始降低生长温度停止生长，出炉打开坩埚后获得完整的SiC单晶体，见图3，其直径为103mm，中心高点厚度为14mm，边缘低点厚度为13mm，中心周边高度差为2mm。
应该指出，上述的具体实施方式只是对本发明进行详细说明，它不应是对本发明的限制。对于本领域的技术人员而言，在不偏离权利要求的宗旨和范围时，可以有多种形式和细节的变化。
Claims (5)
1.一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置，其材质为表面涂敷TaC涂层的石墨材反射板，此反射板为斗笠状结构具有一定的锥度，此反射板固定于石墨支柱上，位于原料区上部，生长腔之下。
2.根据利要求1所述的一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置，所述的反射板夹角Ɵ范围为120o~200o。
3.根据利要求1所述的一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置，所述的反射板基底石墨材质纯度优于99.99%。
4.根据利要求1所述的一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置，所述的反射板表面TaC涂层，其制备方法可以为喷镀、蒸镀或者化学侵泡涂敷。
5.根据利要求1所述的一种用于碳化硅晶体生长面型调控的装置，所述的反射板，其石墨基底厚度为3~10mm。
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