提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法与流程

本发明属于半导体材料，具体的说是提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法。

背景技术：

1、以碳化硅/氮化铝为代表的第三代半导体材料被认为在轨道交通、新能源汽车、智能电网、5g通信等新兴行业有着非常广阔的前景，而物理气相输送法(pvt)则是主流制备工艺，其原理是气相组分在籽晶上逐渐沉积实现晶体生长。

2、目前现有技术中，碳化硅籽晶粘接技术是一种新型的半导体晶体管芯片封装技术，通过将两个碳化硅晶体片利用粘连形成一个完整的单晶结构。

3、在使用中，粘接籽晶固定的方式在高温下，由于与粘接的材料热膨胀系数不同，存在较大的应力，不利于高质量晶体制备，同时在晶体进行扩径生长时，需要设计热场结构，保证径向温度梯度，导致成本高昂，迭代周期缓慢，因此，针对上述问题提出提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，包括以下步骤：

3、s1、将原料、石墨环、绝热层依次放入反应容器内；

4、s2、将籽晶小心放入对应尺寸籽晶固定结构和导热柱中间并固定，整体通过反应容器顶部固定在坩埚上方；

5、s3、将s1和s2整体外侧包裹保温材料，放置到长晶炉内；

6、s4、对坩埚进行加热，进行晶体生长，导热柱良好的传热效果使得籽晶固定结构径向温度条件一致性高，同时提供晶体生长的过冷度，由于绝热层相较于导热柱起到更好的保温作用，使得反应腔室顶部侧面温度升高，晶体边缘温度梯度减小；

7、s5、生长结束后，热场冷却后，取出晶体；

8、s6、对得到晶体进行加工，得到更大尺寸籽晶；

9、s7、重复s1-s6步骤，实现大尺寸单晶制备。

10、优选的，所述s1中反应容器内部存在有热场；所述绝热层位于反应容器顶部为园环状设置；所述反应容器内部下方安装有石墨环，且石墨环下方位于反应容器底部设有原料；所述石墨环上方安装有反应腔室。

11、优选的，所述反应容器内部上方安装有导热柱，且导热柱与下方籽晶固定结构通过螺纹方式连接；所述籽晶通过籽晶固定结构承接，并与直接接触；所述籽晶固定结构为高纯石墨材质，纯度在10ppm级以上；导热柱上方与反应容器上方通过螺纹方式固定。

12、本发明的有益效果是：

13、1.本发明提供提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，省去了籽晶粘接固定，消除了粘接籽晶存在的较大应力的问题，通过特殊的籽晶支架和导热柱设计，有利于形成径向均匀的热场结构，提高了单晶质量。

14、2.本发明提供提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，可以很容易调整尺寸适合于不同尺寸的籽晶使用，仅需制作一批不同尺寸的籽晶固定结构，而无需设计复杂的结构件和专门的坩埚，解决了通常热场单晶扩径时改动复杂的难题，实现了通用尺寸晶体的扩径制备。

技术特征：

1.提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，其特征在于：提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，其特征在于：所述s1中反应容器(2)内部存在有热场；所述绝热层(1)位于反应容器(2)顶部为园环状设置；所述反应容器(2)内部下方安装有石墨环(7)，且石墨环(7)下方位于反应容器(2)底部设有原料(8)；所述石墨环(7)上方安装有反应腔室(6)。

3.根据权利要求2所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，其特征在于：所述反应容器(2)内部上方安装有导热柱(3)，且导热柱(3)与下方籽晶固定结构(5)通过螺纹方式连接；所述籽晶(4)通过籽晶固定结构(5)承接，并与导热柱(3)直接接触；所述籽晶固定结构(5)为高纯石墨材质，纯度在10ppm级以上；导热柱(3)上方与反应容器(2)上方通过螺纹方式固定；。

技术总结本发明属于半导体材料技术领域，具体的说是提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法，包括以下步骤：S1、将原料、石墨环、绝热层依次放入反应容器内；S2、将籽晶小心放入对应尺寸籽晶固定结构和导热柱中间并固定，整体通过反应容器顶部固定在坩埚上方；此装置省去了籽晶粘接固定，消除了粘接籽晶存在的较大应力的问题，通过特殊的籽晶支架和导热柱设计，有利于形成径向均匀的热场结构，提高了单晶质量，同时可以很容易调整尺寸适合于不同尺寸的籽晶使用，仅需制作一批不同尺寸的籽晶固定结构，而无需设计复杂的结构件和专门的坩埚，解决了通常热场单晶扩径时改动复杂的难题，实现了通用尺寸晶体的扩径制备。技术研发人员：赵丽丽,张胜涛,李铁受保护的技术使用者：哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5