[发明专利]一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法

说明书

本发明提供了一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法，碳化硅制备技术领域，取三组等份的碳化硅原料，经气流粉末磨粉机破碎处理，将破碎后的碳化硅原料通过直线振动筛进行筛选，将步骤S1得到的碳化硅原料加入搅拌桶，并加入等量去离子水搅拌均匀，将三组等份的碳化硅原料装入密封腔内，并抽取真空、除杂后充入保护气体，该方式解决了现有技术在石墨坩埚中并没有进行分阶段的进行加热，在不同制备步骤下，如何进行分阶段的二次高温加工得技术问题，对经过加热的高质量碳化硅单晶进行二次高温快速退火加工，从而获得的超薄碳化硅单晶衬底品质好且加工方法简单，效率较之现有技术更高。

技术领域

本发明涉及碳化硅制备技术领域，具体涉及一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法。

背景技术

硅(Si)除具有品质好、价格低、大尺寸、器件工艺成熟及可集成等优点之外，还具有良好的导热、导电特性，因此常被作为大失配异质结构材料氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及氮化铝(A l N)等外延生长的衬底使用。可是由于存在大的晶格失配和热膨胀系数差异以及界面化学问题的影响，直接生长很难取得令人满意的结果。采用衬底制备技术是解决大失配外延问题的主要手段，即通过改变衬底表面的晶体结构、物理及化学性质来使衬底更适合异质外延生长，如传统缓冲层技术、常规可协变(柔性)衬底技术以及图形衬底技术等。虽然进行了许多尝试，然而现有的各种衬底制备技术一直难以从根本上解决上述重要的宽带隙化合物半导体材料的大失配问题，致使其商业化应用与推广受到极大制约和影响。因此，继续发展新的衬底制备技术仍然是大失配异质结构材料制备生长研究中的重要课题。

目前最为成熟的碳化硅单晶制备技术为物理气相输运法(简称PVT法)，其基本原理是通过中频感应加热放置于线圈中心的石墨坩埚，石墨坩埚壁感应发热后将热量传输至内部的碳化硅粉料并致其升华。在石墨坩埚上侧的石墨保温毡中心设置贯通的圆孔，在通过圆孔进行测温的同时使热量通过圆孔散失，从而造成坩埚下部温度高、上部温度低的轴向温度梯度，驱动升华的气相从生长腔室内的粉料区传输至坩埚顶部的籽晶区结晶。通过该方法制备的碳化硅单晶已由2英寸发展至8英寸并不断在下游器件中得到应用。

但是，现有技术在石墨坩埚中并没有进行分阶段的进行加热，在不同制备步骤下，如何进行分阶段的二次高温加工，成为本领域下的问题。

发明内容

根据现有技术存在的不足和空白，本发明的目的在于提供一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法，该方法从选料阶段、搅拌直至加热、冷却阶段全流程，并设定三个不同加热指标的加热阶段，从而获得超薄碳化硅单晶衬底，该方式解决了现有技术在石墨坩埚中并没有进行分阶段的进行加热，在不同制备步骤下，如何进行分阶段的二次高温加工得技术问题，对经过加热的高质量碳化硅单晶进行二次高温快速退火加工，从而获得的超薄碳化硅单晶衬底品质好且加工方法简单，效率较之现有技术更高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高纯度超薄碳化硅衬底制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)、选料：取三组等份的碳化硅原料，经气流粉末磨粉机破碎处理，将破碎后的碳化硅原料通过直线振动筛进行筛选。

步骤(2)、搅拌：将步骤(1)得到的碳化硅原料加入搅拌桶，并加入等量去离子水搅拌均匀。

步骤(3)、除杂：将三组等份的碳化硅原料装入密封腔内，并抽取真空、除杂后充入保护气体。

步骤(4)、加热准备：将经过筛选后的原料按照粒径从大到小分为三组，并分别盛入三个坩埚，将三个坩埚放入长晶炉内。

步骤(5)、加热：按照一定加热方式对三个坩埚分别加热。

步骤(6)、退火准备：取出经过步骤(5)加热后的碳化硅单晶体，放入高温退火炉腔室。