碳化硅单晶的生长方法与流程

本发明涉及半导体长晶，尤其涉及一种碳化硅单晶的生长方法。

背景技术：

1、碳化硅(sic)作为第三代半导体材料的代表，具有击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强以及优异的物理和化学稳定性，是一种很有前途的大功率、高温和高频器件的半导体材料，在移动通信、新能源汽车、能源互联网和国防军工产业有广阔的应用前景。

2、目前，生长碳化硅单晶的方法一般采用物理气相输运法，具体为使碳化硅原料升华和分解产生的气体生长组分输运至籽晶表面形成过饱和，发生重新结晶，得到面积较大的碳化硅单晶。

3、然而，采用现有技术中生长碳化硅单晶时，会导致初期产生多处生长中心，生长中心在后续的合并过程中会导致单晶出现晶界及位错增殖，这些缺陷会降低晶体的结构完整性和性能。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种碳化硅单晶的生长方法，以解决现有技术中生长的碳化硅单晶的结构完整性和性能降低的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种碳化硅单晶的生长方法，包括：

3、将第一碳化硅原料放入碳化硅单晶生长容器内，其中，在所述碳化硅单晶生长容器中的所述碳化硅原料的上表面为水平面；

4、将第二碳化硅原料放入预设形状的容器内，进行焙烧成型后，设置在所述第一碳化硅原料的上表面，所述第二碳化硅原料用于增强原料中心区域的组分输运；

5、对所述碳化硅单晶生长容器中的所述第一碳化硅原料和所述第二碳化硅原料进行加热，生成碳化硅单晶。

6、在一种可能的实现方式中，所述预设形状的容器为轴对称容器，且所述轴对称容器的轴心比边缘高。

7、在一种可能的实现方式中，所述预设形状的容器为轴对称且轴心比边缘高的圆锥体容器；

8、或者，所述预设形状的容器为轴对称，轴心比边缘高且表面为弧形、梯形或阶梯形的立体容器。

9、在一种可能的实现方式中，所述圆锥体的锥面与底面的夹角为5°至45°中的任一角度。

10、在一种可能的实现方式中，所述圆锥体的锥面与底面的夹角为10°至15°中的任一角度。

11、在一种可能的实现方式中，所述第一碳化硅原料为不同颗粒粒径的碳化硅多晶颗粒，所述第一碳化硅原料的粒径的范围为0.1mm至100mm；

12、所述第二碳化硅原料为不同颗粒粒径的碳化硅多晶颗粒，所述第二碳化硅原料的粒径的范围为1mm至30mm。

13、在一种可能的实现方式中，所述第二碳化硅原料的粒径的范围为5mm至10mm。

14、在一种可能的实现方式中，所述第二碳化硅原料的重量与所述第一碳化硅原料的重量的比值为0.05至0.3中的任意一比值；

15、所述第二碳化硅原料进行高温焙烧成型后的轴心的高度与所述第一碳化硅原料在所述碳化硅单晶生长容器的高度的比值为0.1至0.5中的任意一比值。

16、在一种可能的实现方式中，所述第二碳化硅原料的重量与所述第一碳化硅原料的重量的比值为0.1至0.2中的任意一比值。

17、在一种可能的实现方式中，所述第二碳化硅原料进行高温焙烧成型后的轴心的高度与所述第一碳化硅原料在所述碳化硅单晶生长容器的高度的比值为0.2至0.3中的任意一比值。

18、本发明实施例提供一种碳化硅单晶的生长方法，通过将第一碳化硅原料放入碳化硅单晶生长容器内，其中，在碳化硅单晶生长容器中的碳化硅原料的上表面为水平面；将第二碳化硅原料放入预设形状的容器内，进行焙烧成型后，设置在第一碳化硅原料的上表面；对碳化硅单晶生长容器中的第一碳化硅原料和第二碳化硅原料进行加热，生成碳化硅单晶。本发明实施例通过改变碳化硅原料的初期界面的形貌，通过设计的预设形状的容器，使得得到的焙烧成型的第二碳化硅原料形成微凸的界面，从而可以增强原料中心区域的组分输运，有效提高碳化硅单晶中心的生长速度，有利于碳化硅单晶的单中心生长，抑制多型产生，使得得到的碳化硅单晶质量。

技术特征：

1.一种碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，所述预设形状的容器为轴对称容器，且所述轴对称容器的轴心比边缘高。

3.根据权利要求2所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，所述预设形状的容器为轴对称且轴心比边缘高的圆锥体容器；

4.根据权利要求3所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，所述圆锥体的锥面与底面的夹角为5°至45°中的任一角度。

5.根据权利要求4所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，

6.根据权利要求1-5中任一项所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，所述第一碳化硅原料为不同颗粒粒径的碳化硅多晶颗粒，所述第一碳化硅原料的粒径的范围为0.1mm至100mm；

7.根据权利要求6所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，所述第二碳化硅原料的粒径的范围为5mm至10mm。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及半导体长晶技术领域，提供一种碳化硅单晶的生长方法。该方法包括：将第一碳化硅原料放入碳化硅单晶生长容器内，其中，在碳化硅单晶生长容器中的碳化硅原料的上表面为水平面；将第二碳化硅原料放入预设形状的容器内，进行焙烧成型后，设置在第一碳化硅原料的上表面，第二碳化硅原料用于增强原料中心区域的组分输运；对碳化硅单晶生长容器中的第一碳化硅原料和第二碳化硅原料进行加热，生成碳化硅单晶。本发明能够提高碳化硅单晶质量。技术研发人员：刘东峰,郑向光,田越,杨昆,刘新辉,路亚娟,牛晓龙,陈飒,刘谦,闫猛,李扬受保护的技术使用者：河北同光半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27