[发明专利]一种对碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料的再利用方法

说明书

一种对碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料的再利用方法，它属于晶体烧结剩余原料的再利用领域。本发明要解决的技术问题为简单高效利用晶体生长后的剩余烧结原料。本发明将坩埚内碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料取低石墨化区域的剩余烧结原料，制成圆柱形多晶棒，然后称量1‑1.5倍质量的碳化硅粉末放入坩埚内，之后缓慢将圆柱形多晶棒插入坩埚中心位置，圆柱形多晶棒的插入深度为使得圆柱形多晶棒上端与碳化硅粉末顶部平齐，完成坩埚内粉料的添加；在坩埚盖上粘接籽晶，盖上坩埚盖，将坩埚放入晶体生长炉内进行晶体生长，生长温度为2100‑2400℃，压力10^‑1‑10^‑3atm的氩气氛生长60‑80h。本发明制备出的晶体质量更高。

技术领域

本发明属于晶体烧结剩余原料的再利用领域；具体涉及一种对碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料的再利用方法。

背景技术

碳化硅作为第三代半导体材料，具有宽禁带、高击穿场强、高热导率等特点。可应用于诸如新能源汽车、光伏逆变器、充电桩等领域，以实现降低功耗、提高开关频率、降低总体成本等目标。

由于碳化硅在常压下在加热到熔点之前就会分解，无法直接使用类似于硅晶体生长的方法。目前大尺寸碳化硅晶体生长方法主要有两种：一种是加入助熔剂形成含有碳化硅的熔液，并利用该熔液生长晶体。另一种是PVT法，该方法是将碳化硅粉料放入坩埚底部，将碳化硅籽晶(碳化硅单晶晶片，作为晶体生长的种子)粘贴于坩埚顶部，之后对反应容器抽真空，并加热到1000℃左右，期间保持真空度。之后充入适量的氩气，进一步加热到2000℃左右，在此高温与惰性气氛的条件下使原料发生分解，分解后产生的气相受温度梯度的控制沉积到籽晶上面生长出晶体。

由于第一种方法助溶剂会进入到制备的晶体中造成大量的晶体缺陷，目前大规模生产使用的方法是第二种PVT法。

在晶体生长过程中，粉料的温场的结构是坩埚壁附近较热，中心较冷，底部较热，顶部较冷。粉料区域碳化硅粉料在发生分解时，由于硅原子相对于碳原子更容易进入到气相中，而多余的碳元素存留于粉料区域。由于粉料的分解主要发生在坩埚壁附近，所以相应的，在坩埚壁附近形成石墨化的区域。另外由于中部和顶部在晶体生长的初始阶段，由于坩埚内的温度分布特征，会有气相重结晶形成较大的且定向排列的针状晶粒区域。该区域在形成后，其在生长的各个阶段是稳定存在的，其可起到稳定气相物质输运的作用。

目前生长工艺中，粉料并不是完全被利用的，生长完成后会有一些固体的剩余，有技术人员提出了一些如何将这些固体重新制备为粉料的方法，但方法都比较复杂。

发明内容

本发明目的是提供了简单高效的一种对碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料的再利用方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种对碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料的再利用方法，包括如下步骤：

步骤1、将坩埚内碳化硅晶体生长后的剩余烧结原料划分为石墨化区域、部分石墨化区域、低石墨化区域，待用；

步骤2、取低石墨化区域的剩余烧结原料，制成圆柱形多晶棒，待用；

步骤3、称量步骤2得到的圆柱形多晶棒的质量，然后称量1-1.5倍质量的碳化硅粉末，待用；

步骤4、将步骤3称量好的碳化硅粉末放入坩埚内，之后缓慢将圆柱形多晶棒插入坩埚中心位置，圆柱形多晶棒的插入深度为使得圆柱形多晶棒上端与碳化硅粉末顶部平齐，完成坩埚内粉料的添加；

步骤5、在坩埚盖上粘接籽晶，盖上坩埚盖，将坩埚放入晶体生长炉内进行晶体生长，生长过程中温度为2100-2400℃，压力10^-1-10^-3atm的氩气氛，生长时间为60-80h。