[发明专利]一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法

说明书

一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，它属于碳化硅晶体生长技术领域。本发明要解决的技术问题为晶体生长过程中减少石墨包裹物的生成。本发明将碳化硅粉料放入石墨坩埚内，然后放入多孔石墨片，然后将将籽晶固定于石墨坩埚内的上盖中心位置，将密封好的石墨坩埚放入单晶生长炉内，抽真空至1×10^‑5‑6×10^‑5torr后以1‑8℃/min的速率进行加热；当单晶生长炉加热温度至1000‑1500℃后通入惰性保护气体将气压调整至1‑20torr，继续升温至1700‑2000℃保持恒温，长晶时间为30‑150h，降温后完成一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长。本发明消除晶体生长产生的石墨包裹物。

技术领域

本发明属于碳化硅晶体生长技术领域；具体涉及一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法。

背景技术

在碳化硅晶体生长过程中石墨包裹物是一种常见的缺陷，石墨包裹物产生原因是晶体生长初期，由于此时生长温度较低，生长室内碳化硅气相组分分压较低，生长速度缓慢，原料石墨化还未开始。随着生长的进行，生长室内气相物质压力逐渐增大，原料石墨化逐渐开始，石墨化后的细颗粒极可能在生长室内气相物质的对流作用下带到生长面，从而在晶体中开始产生包裹物。由于对流受温度梯度的影响，而生长面中心温度梯度大，大量携带石墨化后的细颗粒气相物质现在中心区域聚集，然后向边缘扩散，从而在晶体中心区域包裹物多边缘少。

石墨包裹物的危害是造成晶格畸变产生应力，石墨包裹物会诱生微管、位错、层错等缺陷，严重影响到碳化硅衬底质量进而影响外延层质量和器件性能，在器件制作中也容易导致出现漏电失效等风险。因此，寻找一种可以降低碳化硅单晶生长过程中石墨包裹物产生的方法，对于碳化硅单晶产业的发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的是提供了一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，包括如下步骤：

步骤1、选取石墨坩埚作为反应容器，将碳化硅粉料放入石墨坩埚内，然后放入多孔石墨片，然后将将籽晶固定于石墨坩埚内的上盖中心位置，将密封好的石墨坩埚放入单晶生长炉内，抽真空至1×10^-5-6×10^-5torr后以1-8℃/min的速率进行加热；

步骤2、当单晶生长炉加热温度至1000-1500℃后通入惰性保护气体将气压调整至1-20torr，继续升温至1700-2000℃保持恒温，长晶时间为30-150h；

步骤3、充入氩气至300-500torr，按照2-5℃/min的速率开始降温至1000℃后，关闭加热电源后随炉冷却至室温，完成一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤1中石墨坩埚采用高纯高密度石墨制成，其密度为1.2-2.0g/cm³。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤1中多孔石墨片为低密度石墨制成，多孔石墨片的密度为0.4-1.0g/cm³，多孔石墨片的气孔率为40-70％。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤1中多孔石墨片的厚度为0.1-1cm。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤2中惰性保护气体为氩气、氮气、或者二者组成的混合气体。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤2中升温速率为2-5℃/min。

本发明所述的一种减少石墨包裹物的碳化硅晶体的生长方法，步骤3中关闭加热电源后的降温速率为5-15℃/min。