[发明专利]一种提高碳化硅晶体质量的方法

说明书

一种提高碳化硅晶体质量的方法，本发明涉及碳化硅晶体的生长方法。本发明是要解决现有的物理气相传输法生长碳化硅单晶的良品率低的技术问题。本方法是：一、在用于生长碳化硅晶体的石墨坩埚中，由下至上装填三层材料，其中：底层为碳化硅粉末层；中间层的中心部分为大孔多孔石墨，中间层的外围部分为小孔多孔石墨；上层的中心部分为大粒碳化硅多晶，上层的外围部分为小粒碳化硅多晶；二、将碳化硅籽晶固定在上盖的内下方，密封坩埚；三、加热，进行晶体生长，得到碳化硅晶体。采用本发明的方法生长出的碳化硅晶体的良品率达到50％以上，是现有的普通装料法技术的2～3倍。本发明可用于碳化硅晶体生长领域。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶体的生长方法。

背景技术

物理气相传输法(PVT)是用来生长碳化硅单晶的常用方法，该生长方法的步骤是：将碳化硅源粉装入坩埚的底部，同时将碳化硅籽晶固定在坩埚的顶部，密闭坩埚，其中底部的碳化硅源粉处于高温区，顶部的碳化硅籽晶处于低温区，在2200℃以上的高温下，底部的碳化硅源粉升华并向上输运，在低温的碳化硅籽晶处结晶，得到碳化硅单晶。在PVT法碳化硅晶体生长过程中，坩埚边缘温度较中心高，边缘一般升华速率较快，很难控制边缘和中间的原料以相同的升华速率升华，这样会导致碳化硅原料的中间形成致密多晶原料体，进而在后期晶体生长过程中，原料无法满足晶体生长需要，整个生长表面出现生长缓慢、多型、生长不均匀等现象，良品率在20％以下。

发明内容

本发明是要解决现有的物理气相传输法生长碳化硅单晶的良品率低的技术问题，而提供一种提高碳化硅晶体质量的方法。

本发明的提高碳化硅晶体质量的方法，具体是：

一、碳化硅晶体的生长炉包括石墨坩埚1、上盖2、下加热器3、中加热器4和上加热器5；其中在石墨坩埚1外由下至上分别设置下加热器3、中加热器4和上加热器5，用于加热；上盖2设置在石墨坩埚1顶部，上盖2用于密封石墨坩埚1并且用于固定碳化硅籽晶6；在用于生长碳化硅晶体的石墨坩埚1中，由下至上装填三层材料，其中：

底层为碳化硅粉末层7；

中间层的中心部分为大孔多孔石墨8，中间层的外围部分为小孔多孔石墨9，其中大孔多孔石墨的孔径为500～1000um，小孔多孔石墨的孔径为50～200um；

上层的中心部分为大粒碳化硅多晶10，上层的外围部分为小粒碳化硅多晶11；大粒碳化硅多晶10的粒径为300～600um，小粒碳化硅多晶11的粒径为50～100um；

二、将碳化硅籽晶6固定在上盖2的内下方，密封坩埚；

三、开启下加热器3、中加热器4和上加热器5，使碳化硅粉末层的温度达到2200～2300℃、中间层的温度达到2000～2200℃，碳化硅籽晶6处的温度达到1800～2000℃，进行晶体生长，生长结束后降至室温，得到碳化硅晶体。

更进一步地，沿高度方向，上层、中间层、底层的厚度比为1：(2～3)：(3～7)；

更进一步地，上层的厚度是1～3mm；

更进一步地，沿径向方向，中间层的大孔多孔石墨8构成的圆柱的半径与小孔多孔石墨9构成的圆筒的厚度的比为(1～3.5)：1；

更进一步地，沿径向方向，上层的大粒碳化硅多晶10构成的圆柱的半径与小粒碳化硅多晶11构成的圆筒的厚度的为(1～3.5)：1；

更进一步地，步骤三中，晶体生长时间为100～200小时。