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(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CN111411395A(43)申请公布日2020.07.14(21)申请号202010411907.2(22)申请日2020.05.15(71)申请人南通大学地址226000江苏省南通市啬园路9号(72)发明人李祥彪仲崇贵杨培培(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人许洁(51)Int.Cl.C30B23/02(2006.01)C30B29/36(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置及其单晶生长方法(57)摘要本发明公开了一种碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置及其碳化硅单晶生长方法,通过改变石墨坩埚盖的结构,将石墨坩埚盖改成两段式结构,进而将籽晶固定方式由传统的胶粘方式变成机械固定方式,籽晶背面镀上碳膜,通过两段式石墨坩埚盖旋紧固定,籽晶和石墨坩埚盖上层之间根据厚度差可以放入保温石墨毡,石墨坩埚内放入高纯碳化硅粉料,密封的石墨坩埚放入晶体生长炉中,采用物理气相传输法生长碳化硅晶体,晶体生长温度在1950℃-2550℃,其中衬底温度在2200℃以下,原料温度大于2350℃,惰性气体作为载气,反应室内气压在1-5kPa之间,生长时间在70小时以上,即可得到低应力碳化硅晶锭。CN111411395ACN111411395A权利要求书1/1页1.一种碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置,其特征在于:所述的石墨坩埚结构装置内包括石墨坩埚盖上层(1)、保温石墨毡层(2)、碳膜(3)、石墨坩埚盖下层(4)、籽晶(5)、高纯碳化硅粉料(6)及石墨坩埚腔体(7);所述的石墨坩埚腔体(7)内的顶部设有石墨坩埚盖,石墨坩埚盖为两段式结构:石墨坩埚盖上层(1)和石墨坩埚盖下层(4),通过石墨坩埚盖上层(1)和石墨坩埚盖下层(4)旋紧固定籽晶(5),所述的籽晶(5)的背面镀上碳膜(3),籽晶(5)和石墨坩埚盖上层(1)之间根据厚度差可以放入保温石墨毡层(2)进行填充;在所述的石墨坩埚腔体(7)内的底部放入高纯碳化硅粉料(6);最后将密封的石墨坩埚腔体(7)放入晶体生长炉中。2.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置,其特征在于:所述石墨坩埚盖上层(1)通过螺纹与石墨坩埚盖下层(4)旋紧密封。3.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置,其特征在于:所述石墨坩埚盖上层(1)内留所需深度的凹槽,所述凹槽深度为5-20mm。4.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置,其特征在于:所述石墨坩埚盖下层(4)包含两层圆环形阶梯结构,所述圆环形阶梯结构的下层内径稍小于上层,使得籽晶(5)刚好可以被所述圆环形阶梯结构的下层托住,同时被所述圆环形阶梯结构的上层限制。5.一种低应力碳化硅单晶的生长方法,其特征在于:具体的步骤如下:步骤一、将高纯碳化硅粉料(6)放入石墨坩埚腔体(7)内,将背面镀好碳膜(3)的籽晶(5)生长面向下放在石墨坩埚盖下层(4)的圆环形台阶上,盖上厚度一定的保温石墨毡层(2),将石墨坩埚盖上层(1)与石墨坩埚盖下层(4)旋紧,然后将石墨坩埚盖下层(4)与石墨坩埚腔体(7)旋紧;步骤二、将密封好的石墨坩埚腔体(7)放入晶体生长炉中,密封晶体生长炉,抽真空;步骤三、采用物理气相传输法生长碳化硅晶体,晶体生长温度在1950℃-2550℃,其中衬底温度在2200℃以下,原料温度大于2350℃,惰性气体作为载气,反应室内气压在1-5kPa之间,生长时间在70h以上,即可得到低应力碳化硅晶锭。6.如权利要求5所述的低应力碳化硅单晶的生长方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述碳化硅原料为纯度大于99.99%的碳化硅粉料。7.如权利要求5所述的低应力碳化硅单晶的生长方法,其特征在于:所述保温石墨毡层(2)的材质为高纯石墨毡,厚度在5-20mm。2CN111411395A说明书1/4页碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置及其单晶生长方法技术领域[0001]本发明涉及一种碳化硅单晶生长方法,尤其涉及一种碳化硅晶体生长用石墨坩埚装置及其单晶生长方法。背景技术[0002]碳化硅单晶是典型的第三代半导体材料,其具有宽禁带、强击穿电场、大饱和电子漂移速率、高热导率及高化学稳定性等优越性,被广泛用于航空航天、通信等领域的大功率电力电子器件及光电子器件等方面,可在极端环境下长时间稳定工作。[0003]当前,制备碳化硅单晶的普遍方法是物理气相传输法,即PVT法。其基本过程是高纯碳化硅粉料作为原料,放入高纯石墨坩埚中,碳化硅单晶衬底作为籽晶固定于坩埚上部坩埚盖内侧,石墨坩埚旋紧密封后放入晶体生长炉中,抽真空,在高温下,碳化硅粉料气化升华为Si、Si2C、SiC2等气相组分,在温度梯度作用下,这些组分传输到位于低温区的碳化硅衬