[发明专利]碳化硅单晶的制备方法与碳化硅支撑系统与单晶生长炉

权利要求书

1.一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于，为所述制备方法配备一种单晶生长炉，所述单晶生长炉包括生长腔室、一级原料合成室、二级原料合成室以及感应线圈，所述感应线圈位于所述单晶生长炉的两侧，用于对所述单晶生长炉进行感应加热，所述生长腔室内放置有用于单晶生长的碳化硅支撑系统，所述一级原料合成室连接有驱动其左右旋转的一级旋转杆，所述二级原料合成室连接有驱动其上下移动的二级旋转杆；

所述制备方法包括：

在所述一级原料合成室内放置粒径不一的混合粉料；

进行粉料合成；通过旋转所述一级旋转杆，将所述生长腔室下底板的非通孔位置与所述一级原料合成室上顶板的第一通孔和第二通孔对准，阻断所述混合粉料向所述生长腔室运动，并向所述单晶生长炉内通入预设流量的气体，升高至目标压力，以进行粉料合成；

进行单晶生长；通过旋转所述一级旋转杆，将所述一级原料合成室上顶板的第一通孔对准所述生长腔室下底板的第三通孔，对所述生长腔室进行第一次供料，当加热持续第一预设时间后，将所述一级原料合成室上顶板的第二通孔对准所述生长腔室下底板的第三通孔，对所述生长腔室进行第二次供料，当生长进行到第二预设时间后，向上旋转所述二级旋转杆推送所述二级原料合成室，对所述生长腔室进行第三次供料，当生长到第三预设时间时，生长结束；

其中，所述第一次供料的料源小于所述第二次供料的料源，所述第二次供料的料源小于所述第三次供料的料源。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述一级原料合成室内放置粒径不一的混合粉料，包括：

在所述一级原料合成室中隔板到所述生长腔室内壁的夹层位置放置粒径为2mm的混合粉料，在所述隔板向中心区域的位置放置粒径为40-60μm的混合粉料，在所述中心区域放置粒径为15-20μm的混合粉料；其中，位于所述中心区域混合粉料的体积直径为整体混合粉料体积直径的二分之一。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉料为碳化硅混合粉料。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行粉料合成之前，还包括：将所述感应线圈的中心位置对准所述一级原料合成室的中心位置。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在粉料合成的过程中，向所述单晶生长炉内通入800-810sccm流量的氢气和500sccm流量的氩气，将压力维持在849mbar，向所述单晶生长炉通入5.2KW的功率加热预温12h，预温结束后，使用机械泵和分子泵抽气，重新通入800sccm流量的氩气和800sccm流量的氢气，使得压力达到600mbar，随后使用400℃/min温度升温到1800℃维持5h后，采用380℃/min温度升高到2160℃并维持10h，降温完成后，进行洗气，重新充入氩气和氢气，以使得压力达到800mbar。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅支撑系统包括：

籽晶托，所述籽晶托具有凹槽；

设置于所述凹槽内的陶瓷片；

设置于所述陶瓷片背离所述籽晶托表面的单晶锭；

设置于所述单晶锭背离所述陶瓷片表面的籽晶；

设置于所述籽晶两侧，紧靠所述籽晶的一级籽晶托环和二级籽晶托环；

其中，所述籽晶通过烧结粘结在所述单晶锭上，所述单晶锭通过烧结与所述一级籽晶托环粘结在一起，所述一级籽晶托环和所述二级籽晶托环相互嵌套并连接在一起。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述籽晶托为石墨籽晶托；

所述陶瓷片为碳化硅陶瓷片；

所述单晶锭为碳化硅单晶锭；

所述籽晶为碳化硅籽晶；

所述一级籽晶托环为碳化硅籽晶托环；

所述二级籽晶托环为石墨籽晶托环。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述籽晶为6英寸，所述单晶锭为7英寸，所述陶瓷片为7.3英寸，所述籽晶托的内槽径为7.3英寸。