[发明专利]大尺寸碳化硅单晶板的制备方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，涉及半导体材料制备方法技术领域。所述方法通过助溶剂导模法制备大尺寸碳化硅单晶板，并设计了一种SiC/Cr导电模具，SiC/Cr导模模具将熔体以界面张力吸引至毛细方孔结构中，通过毛细方孔结构加热进一步提高碳的溶解度，碳化硅晶体在毛细方孔结构中的熔体中进行定向生长，同时SiC/Cr导模不断溶解向熔体中提供Si原子及C原子，碳化硅晶体侧面有水冷装置用以提高碳化硅晶体的界面生长稳定性，在碳化硅晶体生长出部分通过温度梯度迁移消除夹杂缺陷，具有成本低，制备的碳化硅晶体尺寸大，且质量高等优点。

主权项

1.一种大尺寸碳化硅单晶板的制备方法，使用大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，其特征在于，包括如下步骤：按比例将Si‑Cr‑C放置到坩埚（1）中，通过冷却板循环注水管（5）及冷却板循环回水管（15）向冷却板（7）中通入循环水，给助熔金属迁移低温加热器（3）和助熔金属迁移高温加热器（17）通电加热；通过主加热器（8）对坩埚内的Si料、Cr料及C粉料加热形成Si‑Cr‑C熔体（9），加热温度为2000K‑2100K；通过第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）给毛细方管结构中的Si‑Cr‑C熔体（9）加热，熔体通过毛细方管结构（24）的毛细作用传输至碳化硅单晶板（20）的下表面，通过炉体外的提拉杆提拉驱动装置将碳化硅单晶板（20）向上缓慢提拉，提拉时需保证碳化硅单晶板（20）的下表面始终与所述Si‑Cr‑C熔体（9）相接触；随着碳化硅单晶板（20）向上生长，当碳化硅单晶板（20）运动到助熔金属迁移低温加热器（3）与助熔金属迁移高温加热器（17）之间后，夹杂在碳化硅单晶板（20）内部的助熔金属Cr将迁移至助熔金属迁移高温加热器（17）侧，并从碳化硅单晶板（20）中析出，形成助熔液态金属（18）并流下，通过清理导向轮（4）阻止熔液态金属（18）滴落到冷却板（16）或者SiC/Cr导电模具上，干扰碳化硅单晶板（20）与Si‑Cr‑C熔体（9）接触面的稳定性；滴下的助溶金属（16）将经过清理导向轮（4）与清理导向轮支撑板（2）下端之间的间隙进入Si‑Cr‑C熔体（9）中；随着碳化硅单晶板（20）的生长，所述SiC/Cr导模块（12）、第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）会逐渐溶解并使得毛细方管结构（24）尺寸变大；根据第一辅助加热电极（6）与第二辅助加热电极（14）之间的电阻值，通过程序控制系统控制第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）之间的距离，保障毛细方管结构（24）尺寸不变；随着所述SiC/Cr导模块（12）的消耗，碳化硅单晶板（20）将不断生长，当随着所述SiC/Cr导模块（12）消耗接近完毕后，将第一辅助加热电极（6）和第二辅助加热电极（14）之间的距离变大，使得毛细方管结构（24）尺寸变大，所述毛细方管结构中的Si‑Cr‑C熔体（9）回流至坩埚（10）中；提出第一辅助加热电极（6）、第二辅助加热电极（14）以及所述SiC/Cr导模块（12），停止主加热器（8）加热，助熔金属迁移低温加热器（3）以及助熔金属迁移高温加热器（17）停止加热；更换第一辅助加热器电极（6）、第二辅助加热器电极（14）及所述SiC/Cr导模块（12），使之与所述导模夹块形成新的SiC/Cr导电模具，然后重复上述步骤，继续进行生长，完成大尺寸碳化硅单晶板的生长。