一种PVT法生长碳化硅晶体的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114921849A(43)申请公布日2022.08.19(21)申请号202210639144.6C30B29/36(2006.01)(22)申请日2022.06.08(71)申请人中材人工晶体研究院（山东）有限公司地址250215山东省济南市章丘区官庄街道华民路517号中小企业转型发展示范园17车间(72)发明人魏华阳赵小玻李勇周振翔倪代秦王玉宝李宏凯李丹田龙(74)专利代理机构北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)11413专利代理师刘继富王春伟(51)Int.Cl.C30B23/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种PVT法生长碳化硅晶体的方法(57)摘要本申请提供了一种PVT法生长碳化硅晶体的方法，其包括以下步骤：将放置有碳化硅原料和籽晶的坩埚置于生长炉内；对生长炉抽真空并加热，通入含有甲烷的保护气体；生长碳化硅晶体。本申请通过引入含有甲烷的保护气体，调整碳化硅晶体生长过程中硅组分和碳组分的比例，避免碳化硅晶体在富硅气氛下出现碳包裹体、微管、位错等缺陷，进而生长出高质量的碳化硅晶体。CN114921849ACN114921849A权利要求书1/1页1.一种PVT法生长碳化硅晶体的方法，其包括以下步骤：将放置有碳化硅原料和籽晶的坩埚置于生长炉内；其中，所述碳化硅原料放置在坩埚底部，所述籽晶固定于坩埚盖顶部的籽晶托上；对生长炉抽真空并加热，通入保护气体；生长碳化硅晶体；其中，所述保护气体为含有甲烷的气体，甲烷的流量为1‑200ml/h。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护气体为纯甲烷气体，纯甲烷气体的流量在1‑200ml/h。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护气体为甲烷气体和惰性气体的混合气，所述甲烷气体的流量在1‑200ml/h，甲烷气体在混合气中的体积百分含量为0.1‑10％。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述生长碳化硅晶体的温度在2300‑2450℃，压力在200‑2000Pa。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述生长碳化硅晶体的时间在90‑100小时。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳化硅晶体的微管平均密度小于0.04个/cm2、刃位错平均密度小于2200个/cm2。2CN114921849A说明书1/6页一种PVT法生长碳化硅晶体的方法技术领域[0001]本申请涉及半导体材料技术领域，特别是涉及一种PVT法生长碳化硅晶体的方法。背景技术[0002]碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料的代表，具有优异的耐高温、抗辐射、耐击穿等性能，是半导体材料领域最有前景的材料之一。而如何生长高质量的碳化硅晶体是实现电子器件优异性能的基础。[0003]目前，碳化硅晶体的生长主要采用物理气相传输(PVT)法，PVT法生长碳化硅单晶的过程中，置于坩埚底部的碳化硅原料在高温作用下升华、分解。碳化硅原料发生的主要分解反应包括：2SiC(s)＝SiC2(g)+Si(g)和2SiC(s)＝Si2C(g)+C(s)，固态碳的生成使得气态的反应物中硅与碳元素的比例大于1，碳化硅晶体生长处于富硅气相。而富硅气相中的硅组分易与坩埚中的碳反应，进而从以下两方面影响碳化硅晶体的质量：(1)、坩埚表面粉化产生碳颗粒，碳颗粒随气流上升到晶体表面，产生碳包裹体；(2)、坩埚表面造成严重的侵蚀，致使坩埚内壁发生凹陷，坩埚形状的变化会改变原有的温场，极易造成多型和微管缺陷。发明内容[0004]本申请目的在于提供一种PVT法生长碳化硅晶体的方法，以避免碳化硅单晶在富硅环境生长造成晶体出现大量碳包裹体和微管、位错等缺陷，生长出高质量的碳化硅晶体。具体技术方案如下：[0005]本申请提供一种PVT法生长碳化硅晶体的方法，其包括以下步骤：[0006]将放置有碳化硅原料和籽晶的坩埚置于生长炉内；其中，所述碳化硅原料放置在坩埚底部，所述籽晶固定于坩埚盖顶部的籽晶托上；[0007]对生长炉抽真空并加热，通入保护气体；[0008]生长碳化硅晶体；[0009]其中，所述保护气体为含有甲烷的气体，甲烷的流量为1‑200ml/h。[0010]在一些实施方案中，所述保护气体为纯甲烷气体，纯甲烷气体的流量在1‑200ml/h。[0011]在一些实施方案中，所述保护气体为甲烷气体和惰性气体的混合气，所述甲烷气体的流量在1‑200ml/h，所述甲烷气体在混合气中的体积百分含量为0.1‑10％。[0012]在一些实施方案中，所述生长碳化硅晶体的温度在2300‑2450℃，压力在200‑2000Pa。[0013]在一些实施方案中，所述生长碳化硅晶体的时间为90‑100小时。[0014]在一些实施方案中，所述碳化硅晶体的微管平均密度小于0.04个/cm2、刃位错平均密度小于2200个