[发明专利]一种去除大直径碳化硅单晶应力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除大直径碳化硅单晶应力的方法。

背景技术

物理气相传输法生长的碳化硅单晶晶体是中间微凸的形态，单晶内部存在大量应力。目前去除应力的常规技术方法是通过在长晶完成后控制生长炉室中的温度缓慢下降来实现晶体的退火，或者待晶体出炉后进行二次退火，但是效果并不理想。

常规的退火过程是在晶体生长完成后，在一段时间内缓慢下降生长室的温度，晶体温度由2300℃左右下降逐渐下降到室温。缓慢的降温有助于晶体内部应力的释放，此方法耗时长，能耗高，且效果有限。

二次退火是将晶体加热至500～2300℃，在一段的时间内缓慢下降生长室的温度，晶体温度由2300℃左右下降逐渐下降到室温。不论是一次退火还是二次退火，常规的方法均无法做到完美去除晶体中的应力，而且过长的热处理时间会增加生产时间，降低生产效率。

总之，通过物理气相传输法生长的大直径碳化硅单晶存在较大应力，通过常规的退火工艺不能完全去除残留应力。而应力的存在在后道机械加工过程中极易造成晶体碎裂的事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种去除大直径碳化硅单晶应力的方法，本发明消除碳化硅单晶晶体应力的时间短，提高碳化硅片产品良率，方便工业化生产。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种去除大直径碳化硅单晶应力的方法，包括：

方法1：将碳化硅单晶晶体置于介质环境中，使用频率大于20KHz的超声波超声处理碳化硅单晶晶体1～10小时；

方法2：将碳化硅单晶晶体置于密闭的介质环境中，使用频率大于20KHz的超声波超声处理碳化硅单晶晶体1～10小时；

方法3：碳化硅单晶晶体在晶体生长室中生长完成后，调节晶体的温度，向晶体生长室中充入稀有气体至1个大气压，在晶体生长室中使用频率大于20KHz的超声波超声处理碳化硅单晶晶体1～10小时；

方法4：碳化硅单晶晶体在晶体生长室中生长完成后，向晶体生长室中充入稀有气体至1个大气压，在晶体生长室中使用频率大于20KHz的超声波超声处理碳化硅单晶晶体1～10小时；

其中，方法1和方法2中所述介质为平面基台、空气、液体或固体粉末。

本发明的有益效果是：本发明使用超声波处理碳化硅单晶晶体，消除晶体内部应力，消除应力的时间短，提高碳化硅片产品良率，方便工业化生产。

超声波是一种可以携带很强能量并在气体，液体，固体，固溶体中有效传播的声波，因其最低频率下限大约等于人耳的听觉上限而得名。超声波在通过物体时会引起其中分子振动。分子的振动会使晶体中的分子或原子在一定范围内实现重新排列分子结构，分子结构重排后的晶体在一定程度上消除了结构应力。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述碳化硅单晶晶体的直径为2～6英寸。

进一步，方法2中所述密封的介质环境的温度为0～3000℃。

采用此步骤的有益效果是加快超声波去除晶体应力；

进一步，方法3中所述调节晶体的温度至0～3000℃。

进一步，方法4中所述碳化硅单晶晶体的温度为晶体生长完成时的温度。

进一步，所述固体粉末为碳化硅粉末、硅粉、碳粉、硅粉和碳粉的混合物中的一种。

进一步，所述液体为水或水溶液。

进一步，所述熔体为熔融盐或硅熔体。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，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

将4英寸直径的碳化硅单晶晶体放置在温度为350℃的高温导热油中，使用频率为28kHz超声波超声处理碳化硅单晶晶体6小时。

将处理后的碳化硅单晶晶体切割成片，研磨、抛光后使用应力仪检查抛光片的应力，结果晶体应力区域变小，晶体应力减小。

实施例2

将2英寸直径的碳化硅单晶晶体放置在装有碳化硅粉末的石墨容器中上，温度为2000℃，使用频率为28kHz超声波处理碳化硅单晶晶体2小时。

将处理后的碳化硅单晶晶体切割成片，研磨、抛光后使用应力仪检查抛光片的应力，晶体应力区域变小，晶体应力减小。

实施例3

6英寸碳化硅晶体生长完成后，在晶体生长室中充入Ar气至1个大气压。将晶体温度升至2500℃，使用频率为28kHz超声波处理碳化硅晶体1小时，之后将晶体温度缓慢降低至室温后取出晶体。