一种PVT法生长碳化硅晶体的方法及装置.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CN112981532A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110201676.7(22)申请日2021.02.23(71)申请人山东天岳先进科技股份有限公司地址250118山东省济南市槐荫区天岳南路99号(72)发明人李加林刘星李斌孙元行刘鹏飞李博侯建国刘家朋(74)专利代理机构北京君慧知识产权代理事务所(普通合伙)11716代理人张伟朴(51)Int.Cl.C30B29/36(2006.01)C30B23/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称一种PVT法生长碳化硅晶体的方法及装置(57)摘要本发明提供了一种PVT法生长碳化硅晶体的方法及装置，该方法包括：(1)组装阶段；(2)升温阶段：将组装好的坩埚置于炉体内，对所述坩埚进行加热，控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差为△T1；(3)长晶阶段：保持坩埚顶端中心的温度不变，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动，同时控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差减少至△T2，使得碳化硅原料气相传输至籽晶处进行长晶。通过控制保温盖向上移动，环形温场更加均匀稳定且径向温梯逐渐缓慢减小至△T2，实现径向温梯的定向定量调节，逐渐较小籽晶处径向温梯，缩小碳化硅晶体中心与边缘最小厚度的差值，提高同等重量碳化硅晶体的有效利用率。CN112981532ACN112981532A权利要求书1/2页1.一种PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)组装阶段：将籽晶置于坩埚的顶部，碳化硅原料填充于坩埚的底部；将填充后的坩埚置于保温筒内，所述保温筒的顶端设置有保温盖，所述保温盖的侧壁与保温筒的顶端侧壁抵接，所述保温盖能够沿着保温筒的侧壁移动；所述保温盖上开设有散热孔；(2)升温阶段：将组装好的坩埚置于炉体内，对所述坩埚进行加热，控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差为△T1；(3)长晶阶段：保持坩埚顶端中心的温度不变，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动，同时控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差减少至△T2，使得碳化硅原料气相传输至籽晶处进行长晶。2.根据权利要求1所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，△T1为15～55℃，△T2为0～25℃，且△T2＜△T1；优选的，△T1为20～50℃，△T2为2～20℃，且△T2＜△T1；优选的，△T1为30～40℃，△T2为5～15℃。3.根据权利要求1所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，长晶阶段中，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动的速率为0.1～10mm/h；优选的，步骤(3)中，长晶阶段中，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动的速率为1～5mm/h；优选的，步骤(3)中，长晶阶段中，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动的距离为10～500mm；优选的，步骤(3)中，长晶阶段中，控制保温盖沿着保温筒侧壁向上移动的距离为50～200mm。4.根据权利要求1所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，长晶阶段中，坩埚顶端中心的温度为2000～2500℃，长晶压力为0～200mbar，时间为40～100h；优选的，步骤(3)中，长晶阶段中，坩埚顶端中心的温度为2100～2400℃，长晶压力为20～100mbar，时间为50～80h。5.根据权利要求1所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，长晶阶段中，还包括控制保温盖的旋转；优选的，所述保温盖旋转的转速为0.3～30r/h；优选的，所述保温盖旋转的转速为1～20r/h。6.根据权利要求1所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述长晶阶段包括第一长晶阶段和第二长晶阶段；所述第一长晶阶段中，控制坩埚中心的温度为T1，控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差为△T1；所述第二长晶阶段中，保持坩埚中心的温度为T2，T2＞T1，控制保温盖向上移动，控制坩埚顶端中心的温度与坩埚顶端边缘的温度差减少至△T2。7.根据权利要求6所述的PVT法生长碳化硅晶体的方法，其特征在于，T1为1900～2400℃，T2为2000～2500℃，且T2＞T1；优选的，T1为2000～2300℃，T2为2100～2400℃，且T2＞T1；优选的，所述第一长晶阶段中，长晶压力为20～250mbar，长晶时间为10～60h；所述第2CN112981532A权利要求书2/2页二长晶阶段中，长晶压力为0～200mbar，长晶时间为10～60h；优选的，所述第一长晶阶段中，长晶压力为30～200mbar，长晶时间为20～50h；所述第二长晶阶段中，长晶压力为20～100mbar，长晶时间为20～50