消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅生長技術(shù)領域，特別是一種消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法，及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以第三代半導體中技術(shù)最為成熟的就是SiC(碳化硅XSiC作為間接帶隙半導體，其特點主要有帶隙寬、熱導率高、擊穿強度高、化學性能好、抗輻射能力強等，在半導體應用領域具有非常明顯的優(yōu)勢。
[0003]目前生長大直徑碳化硅單晶的主流方法是物理氣相輸運法(PVT法)。典型的生長結(jié)構(gòu)組成包括坩禍和坩禍蓋兩大部分，生長機理是將SiC粉源放置在坩禍中，籽晶固定在粉源上部蓋子上，進行生長。PVT法SiC單晶生長的基本過程分別為:原料分解升華、質(zhì)量傳輸和在籽晶上結(jié)晶。在原料的分解傳輸過程中主要驅(qū)動力來自原料間的溫度梯度。在原料分解到凝結(jié)過程中氣相組分主要為Si，Si2C和SiC2因為在生長溫度下Si組分的飽和分壓較大，造成Si氣氛占據(jù)組分比例較大，該組分在傳輸過程中與石墨坩禍側(cè)壁進行反應如下:
Si(g)+C(s) = SiC(g)
2Si(g)+C(s) = Si2C(g)
Si(g)+2C(s) = SiC2(g)
石墨坩禍中C元素參與反應，造成坩禍內(nèi)表面出現(xiàn)缺失、腐蝕。本發(fā)明提供了一種阻斷Si組分與石墨坩禍內(nèi)表面反應造成腐蝕的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法，本發(fā)明的目的之二在于提供一種消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法，該方法包括如下步驟:
步驟I選取厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta(鉭)片；
步驟2將石墨紙或Ta片裁切成高度與石墨坩禍內(nèi)壁一致，長度于石墨坩禍內(nèi)周長一致的長條，曲卷放入石墨坩禍內(nèi)，調(diào)整位置使其與石墨坩禍內(nèi)側(cè)表面貼合；
步驟3將石墨紙或Ta片裁剪成厚度一致、直徑與石墨坩禍內(nèi)底直徑一致，將裁剪后的石墨紙或Ta片置于坩禍內(nèi)底，與坩禍底部貼合；
步驟4將原料放入石墨坩禍中夯實，進行碳化硅單晶生長。
[0006]基于上述方法的消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置，該裝置包括:石墨坩禍，所述石墨坩禍上扣合有坩禍蓋，所述坩禍蓋的內(nèi)側(cè)固定有籽晶，石墨坩禍內(nèi)裝有原料，石墨坩禍的內(nèi)側(cè)壁和內(nèi)底壁上貼附有隔離層，所述隔離層為厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta(鉭)片。
[0007]通過本發(fā)明的消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法和裝置有效的降低了生長升華過程中氣相組分對反應系統(tǒng)石墨內(nèi)壁的腐蝕。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中，I石墨坩禍、2坩禍蓋、3籽晶、4原料、5隔離層。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0010]如圖1所示的消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置，該裝置包括:石墨坩禍I，石墨坩禍I上扣合有坩禍蓋2，坩禍蓋2的內(nèi)側(cè)固定有籽晶3，石墨坩禍I內(nèi)裝有用于碳化硅單晶生長的原料4，石墨坩禍I的內(nèi)側(cè)壁和內(nèi)底壁上貼附有隔離層5，隔離層5為厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta(鉭)片。
[0011 ]制作上述消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置的方法，該方法包括如下步驟:
步驟I選取厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta(鉭)片；
步驟2將石墨紙或Ta片裁切成高度與石墨坩禍I內(nèi)壁一致，長度于石墨坩禍I內(nèi)周長一致的長條，曲卷放入石墨坩禍I內(nèi)，調(diào)整位置使其與石墨坩禍I內(nèi)側(cè)表面貼合；
步驟3將石墨紙或Ta片裁剪成厚度一致、直徑與石墨坩禍I內(nèi)底直徑一致，將裁剪后的石墨紙或Ta片置于石墨坩禍I的內(nèi)底壁上，與石墨坩禍I的內(nèi)底壁貼合；
步驟4將原料4放入石墨坩禍I中夯實，進行碳化硅單晶生長。
[0012]下面選取四組實例說明本發(fā)明的效果:
實例I:選用0.1mm的Ta，生長溫度2100°C，壓力100pa，生長80小時，結(jié)束后坩禍側(cè)壁輕微腐蝕。
[0013]實例2:選用0.1111111的石墨紙，生長溫度2100°(3，壓力1000?&，生長80小時，結(jié)束后坩禍側(cè)壁腐蝕較多。
[0014]實例3:選用0.3mm的石墨紙，生長溫度2100°C，壓力100pa，生長80小時，結(jié)束后坩禍側(cè)壁輕微腐蝕。
[0015]實例4:選用0.5mm的石墨紙，生長溫度2100°C，壓力100pa，生長80小時，結(jié)束后坩禍側(cè)壁較輕腐蝕失重較少。
[0016]因此:由于稀有金屬Ta價格昂貴，故本方法實施優(yōu)選石墨紙，從實例中優(yōu)選0.5-1mm厚度的石墨紙更有利與阻斷腐蝕。
[0017]上述示例只是用于說明本發(fā)明，本發(fā)明的實施方式并不限于這些示例，本領域技術(shù)人員所做出的符合本發(fā)明思想的各種【具體實施方式】都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟I選取厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta片； 步驟2將石墨紙或Ta片裁切成高度與石墨坩禍內(nèi)壁一致，長度于石墨坩禍內(nèi)周長一致的長條，曲卷放入石墨坩禍內(nèi)，調(diào)整位置使其與石墨坩禍內(nèi)側(cè)表面貼合； 步驟3將石墨紙或Ta片裁剪成厚度一致、直徑與石墨坩禍內(nèi)底直徑一致，將裁剪后的石墨紙或Ta片置于坩禍內(nèi)底，與坩禍底部貼合； 步驟4將原料放入石墨坩禍中夯實，進行碳化硅單晶生長。2.消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置，其特征在于，該裝置包括:石墨坩禍，所述石墨坩禍上扣合有坩禍蓋，所述坩禍蓋的內(nèi)側(cè)固定有籽晶，石墨坩禍內(nèi)裝有原料，石墨坩禍的內(nèi)側(cè)壁和內(nèi)底壁上貼附有隔離層，所述隔離層為厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的方法，包括：步驟1選取厚度在0.1-1mm范圍內(nèi)的石墨紙或Ta（鉭）片；步驟2將石墨紙或Ta片裁切成高度與石墨坩堝內(nèi)壁一致，長度于石墨坩堝內(nèi)周長一致的長條，曲卷放入石墨坩堝內(nèi)，調(diào)整位置使其與石墨坩堝內(nèi)側(cè)表面貼合；步驟3將石墨紙或Ta片裁剪成厚度一致、直徑與石墨坩堝內(nèi)底直徑一致，將裁剪后的石墨紙或Ta片置于坩堝內(nèi)底，與坩堝底部貼合；步驟4將原料放入石墨坩堝中夯實，進行碳化硅單晶生長。該方法有效的降低了生長升華過程中氣相組分對反應系統(tǒng)石墨內(nèi)壁的腐蝕。本發(fā)明還公開了消除碳化硅單晶生長過程中硅對石墨體腐蝕的裝置。
【IPC分類】C30B29/36, C30B23/00
【公開號】CN105543964
【申請?zhí)枴緾N201610071877
【發(fā)明人】張云偉, 韓金波, 靳麗婕
【申請人】北京華進創(chuàng)威電子有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月2日