[发明专利]可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构及控制方法

说明书

本发明公开了一种可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构及控制方法，籽晶支撑机构包括籽晶杆、籽晶托和散热线，所述籽晶托与所述籽晶杆的下端连接，所述籽晶托内设有沿所述籽晶托径向方向布置的容纳腔；所述散热线至少具有第一状态和第二状态，并可在第一状态和第二状态之间切换；在所述第一状态，所述散热线的下部穿插在所述籽晶杆内；在所述第二状态，所述散热线穿过所述籽晶杆后伸至所述容纳腔内，且所述散热线的端部直达所述容纳腔的外端。本发明通过调节散热线的位置，可改变籽晶生长表面的温度分布，从而调节晶体表面生长的速度，提高晶片产出率，降低生长成本，提高晶体的生长质量。

技术领域

本发明涉及多铁半导体材料领域，尤其是涉及一种可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构及其控制方法。

背景技术

碳化硅(SiC)衬底可分为两类：一类是具有高电阻率(电阻率≥105Ω·cm)的半绝缘型碳化硅衬底，另一类是低电阻率(电阻率区间为15～30mΩ·cm)的导电型碳化硅衬底。其中，半绝缘型碳化硅衬底则主要应用于5G、雷达、国防等射频器件领域，导电型碳化硅衬底主要用于新能源汽车、高铁运输、电网逆变器等高功率、高压领域。

目前，物理气相传输法(PVT)作为制备导电型碳化硅晶体最常用的方法之一，主要是通过对碳化硅粉末进行加热，当其温度达到2100℃以上时，碳化硅粉末受热升华并在碳化硅籽晶上沉积、生长，从而成功地长出碳化硅晶体。但在实际操作过程中，该方法存在如下缺陷：其一，长晶过程中，长晶工艺不可调控，长晶初期易产生的微管、位错、相变等缺陷，长晶末期易产生碳包裹等缺陷；其二，生长方法为不可观看的生长。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构，通过调节散热线的位置，可改变籽晶生长表面的温度分布，从而调节晶体表面生长的速度，使籽晶生长按照“慢-快-慢”的速度生长，提高晶片产出率，降低生长成本，提高晶体的生长质量。

根据本发明实施例的可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构，包括：

籽晶杆；

籽晶托，所述籽晶托与所述籽晶杆的下端连接，所述籽晶托内设有沿所述籽晶托径向方向布置的容纳腔；

散热线，所述散热线至少具有第一状态和第二状态，并可在第一状态和第二状态之间切换；

在所述第一状态，所述散热线的下部穿插在所述籽晶杆内；

在所述第二状态，所述散热线穿过所述籽晶杆后伸至所述容纳腔内，且所述散热线的端部直达所述容纳腔的外端。

根据本发明实施例的可控制碳化硅晶体生长速度的籽晶支撑机构，一方面可根据长晶的各个阶段通过调节散热线的位置，以调节籽晶生长表面的温度分布，从而调节晶体表面生长的速度，使籽晶生长按照“慢-快-慢”的速度生长，提高晶片产出率，降低生长成本。另一方面，可人为干涉籽晶从一端向另一端生长，避免籽晶生长面多点成核，多点生长相互结合生成的位错等缺陷，从而可以提高晶体的生长质量。

在本发明的一些实施例中，所述容纳腔内设有隔热粉料，所述籽晶托内设有与所述容纳腔外端连通的储料腔，当所述散热线由第一状态切换至第二状态时，所述隔热粉料被推至所述储料腔内。

在本发明的一些实施例中，所述容纳腔有多个，多个所述容纳腔呈单层或多层布置在所述籽晶托内。

在本发明的一些实施例中，当所有所述容纳腔单层布置时，所有所述容纳腔均处于同一水平面，并沿所述籽晶托的周向均布；

当所有所述容纳腔多层布置时，所有所述容纳腔分成多个所述容纳腔组，每个所述容纳腔组内的所有所述容纳腔均处于同一水平面，并沿所述籽晶托的周向均布。

在本发明的一些实施例中，所述散热线的上部外侧设有绝热层，并连接有热电偶传感器。