一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108624963A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201810466517.8(22)申请日2018.05.16(71)申请人福建北电新材料科技有限公司地址362211福建省泉州市晋江市陈埭镇江浦社区企业运营中心大厦(72)发明人陈华荣张洁廖弘基蔡如腾(74)专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)11350代理人汤东凤(51)Int.Cl.C30B35/00(2006.01)C04B35/64(2006.01)C30B23/00(2006.01)C30B29/36(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺(57)摘要本发明公开了一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺，在PVT法对碳化硅原料引入烧结工艺，设计烧结治具，先用设计的烧结治具对碳化硅原料进行烧结，再利用PVT法生长碳化硅晶体。本发明公开的用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺，通过对碳化硅原料的烧结，碳化硅原料形成一定的结构，减弱碳化硅原料的结晶现象，降低碳化硅原料的致密化程度，同时烧结过程可以去除碳化硅原料中携带的杂质，可以有效控制和维持PVT法生长的碳化硅晶体的充分升华和稳定的生长速度，提高碳化硅原料的利用率和碳化硅晶体的收率。CN108624963ACN108624963A权利要求书1/1页1.一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺，其特征在于，所述用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺，工艺步骤如下：S10，在厚度为5mm～20mm的石墨坩埚中装入1.0kg～1.4kg纯度为5N～6N的碳化硅原料推平，装入烧结治具，烧结治具底部与碳化硅原料上表面距离5mm～40mm；S20，将石墨坩埚抽真空，充入氩气控制压力在20mbar～500mbar，利用水冷式感应线圈通电感应加热石墨坩埚，在5h～10h内加热至温度达到1000℃～2000℃，之后在10h～30h内降温至45℃～55℃；S30，降温后取出装有烧结好的原料的石墨坩埚，装入带有4寸偏4°的4H籽晶的坩埚盖，之后再次抽真空到压力5x10-2mbar以下，抽气速率为50mbar/min，并再次充入氩气，开始加热石墨坩埚促进生长，在温度为2100℃～2300℃的环境下连续生长3d～5d后，得到碳化硅晶体。2.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S10中，所述碳化硅原料也可以是高纯碳粉和硅粉的混合。3.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S10中，所述石墨坩埚外周包裹1层～4层厚度5mm～10mm的隔热保温层。4.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S10中，所述石墨坩埚还包括底部加热板。5.根据权利要求4所述的原料烧结工艺，其特征在于，所述底部加热板选用厚度为10mm～30mm、直径比石墨坩埚大10mm～100mm的高密度石墨材质。6.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S10中，所述烧结治具选用具有六个导孔的IG310。7.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S20中，所述石墨坩埚抽真空至压力为5x10-2mbar以下。8.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S20中，所述石墨坩埚内温度升温至1000℃～2000℃后，需要保温5h。9.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S20中，所述降温速率为2℃/min～4℃/min。10.根据权利要求1所述的原料烧结工艺，其特征在于，S30中，所述再次充入氩气控制压力在10mbar～30mbar。2CN108624963A说明书1/5页一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺技术领域[0001]本发明涉及碳化硅晶体生长技术领域，具体涉及一种用于PVT法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺。背景技术[0002]随着新能源汽车的发展以及手机网络5G的推广，碳化硅市场越来越大。碳化硅单晶材料是第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，SiC器件可用于人造卫星、火箭、雷达与通讯、空天飞行器、海洋勘探、地震预报、石油钻井、机械加工以及汽车电子化等重要领域。[0003]目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，已经被证明是生长SiC晶体最成熟的方法。将SiC粉料加热到2200～2500℃，在惰性气氛的保护下，使其升华到冷端籽晶上，结晶成为块状晶体。[0004]中国专利CN102899718A公开了一种用于提高晶体生长速率的碳化硅晶体生长方法，具体步骤包括：制作石墨柱；将碳化硅粉源装入坩埚中，然后将石墨柱插入碳化硅粉源中，再将坩埚工装后置入生长设备中；进行碳