[发明专利]一种碳化硅晶体制备装置及其生长方法

说明书

本说明书实施例公开了一种碳化硅晶体制备装置及其生长方法，所述方法在多腔体生长装置中进行，所述多腔体生长装置包括多个腔体；所述方法包括：将至少一个衬底依次在多个腔体之间进行传送和处理；在所述多个腔体中的一个腔体内，通过气相沉积生长碳化硅晶体，得到包含所述衬底和碳化硅晶体的至少一个组合晶体；在第一温度区间，使用刻蚀溶液对所述组合晶体进行刻蚀，得到基面位错密度为120‑2000cm^‑2的所述碳化硅晶体。通过采用多腔体生长装置制备碳化硅晶体，将至少一个衬底或组合晶体同时或依次在各腔体之间进行传送，实现了流水线式批量生产碳化硅晶体，提高了生产效率。

技术领域

本说明书涉及晶体制备技术领域，特别涉及一种碳化硅晶体制备装置及其生长方法。

背景技术

碳化硅晶体作为半导体材料，其单晶具有宽禁带、高化学稳定性、热导率大、抗辐射能力强、击穿电场高、电子饱和漂移速度高等性能。因此，碳化硅晶体材料可以广泛应用于各个领域。然而，碳化硅晶体是已知的最坚硬的材料之一，碳化硅晶体的硬度和杨氏模量达到380～700Gpa。这对晶锭切割和抛光成晶圆片构成了挑战。

因此，有必要提供一种碳化硅晶体制备装置及其生长方法，以减少加工切割碳化硅晶体的过程、提高碳化硅晶体制造效率。

发明内容

本说明书实施例的一个方面提供一种碳化硅晶体制备方法，所述制备方法在多腔体生长装置中进行，所述多腔体生长装置包括多个腔体；所述方法包括：将至少一个衬底依次在多个腔体之间进行传送和处理；在所述多个腔体中的一个腔体内，通过气相沉积生长碳化硅晶体，得到包含所述衬底和碳化硅晶体的至少一个组合晶体；在第一温度区间，使用刻蚀溶液对所述组合晶体进行刻蚀，得到基面位错密度为120-2000cm^-2的所述碳化硅晶体。

在一些实施例中，在将所述至少一个衬底依次在多个腔体之间进行传送和处理之前，所述方法还包括：对所述至少一个衬底进行抛光处理。

在一些实施例中，在将所述至少一个衬底依次在多个腔体之间进行传送和处理之前，所述方法还包括：对所述至少一个衬底进行清洗处理。

在一些实施例中，所述使用刻蚀溶液对所述组合晶体进行刻蚀包括：使用所述刻蚀溶液对所述组合晶体进行超声清洗第一时长，得到基面位错密度为120-2000cm^-2的所述碳化硅晶体。

在一些实施例中，所述多腔体生长装置至少包括：原位刻蚀腔体、碳化腔体、生长腔体、缓冲腔体和传动组件；所述传动组件将至少一个衬底依次通过所述原位刻蚀腔体、所述碳化腔体、所述生长腔体和所述缓冲腔体进行处理。

在一些实施例中，所述方法还包括：所述至少一个衬底完成所述依次在多个腔体之间进行传送和处理前，启动另一个批次的至少一个衬底在多个腔体之间进行传送和处理，两个批次的至少一个衬底同时分别在不同的腔体进行传送和处理。

在一些实施例中，所述多腔体生长装置包括真空腔体；所述方法包括：所述至少一个衬底在所述原位刻蚀腔体中进行处理之前，将所述至少一个衬底放置于所述真空腔体中；调整所述真空腔体和所述原位刻蚀腔体压力至第一压力区间；所述传动组件将所述至少一个衬底传送至所述原位刻蚀腔体。

在一些实施例中，所述至少一个衬底在所述原位刻蚀腔体中进行处理包括：在第二时长范围内保持所述原位刻蚀腔体的压力在第二压力区间，温度在第二温度区间；通入氢气至所述原位刻蚀腔体至常压，在第三时长范围内保持所述原位刻蚀腔体的温度在第三温度区间进行原位刻蚀处理。

在一些实施例中，所述至少一个衬底在所述碳化腔体中进行处理包括：在第四时长内保持碳化腔体的压力为第三压力区间，温度在第四温度区间内进行碳化处理。