[发明专利]一种碳化硅粉料及制备方法与装置

说明书

本申请公开了一种碳化硅粉料及制备方法与装置，所述碳化硅粉料的粒径为1.5mm～50mm，堆积密度大于1.2g/cm³，所述碳化硅粉料的氮杂质含量小于1.0×10¹⁶atoms/cm³，其它杂质总含量小于1ppm。本申请提供的碳化硅粉料，该碳化硅粉料的粒径适宜，堆积密度高，有利于长出厚度更大的晶体并提高晶体生长速率；且氮杂质含量和其它杂质含量低，纯度高，可满足高纯碳化硅晶体的制备需求。该制备方法中，通过对电极通电，可使得碳源原料温度快速升高并与硅液反应，使得到的碳化硅粉料的粒径适宜，堆积密度高；该制备方法步骤简单，操作方便。

技术领域

本申请涉及一种碳化硅粉料及制备方法与装置，属于半导体材料制备的技术领域。

背景技术

作为可大规模工业化生产的第三代半导体材料，市场对碳化硅单晶的要求日益增高。为缩短碳化硅单晶的生长时间、降低缺陷率，人们对于生长碳化硅晶棒用的碳化硅粉料的要求也随之升高。除了碳化硅粉料的杂质含量，对其晶粒结构、粒径、堆积密度及产率等也均有要求。

传统工艺一般采用高温自蔓延反应或CVD法，其所得的碳化硅粉料的粒径小、堆积密度低，在PVT法生长碳化硅单晶的过程中生长效率低且易造成缺陷。目前可采用液相法合成碳化硅粉体，通过加热的方式将硅在坩埚中融化，形成硅液，再将头部贴有籽晶的石墨轴伸入到溶液中进行生长。而现有的制备方法中，所得的碳化硅粉料的堆积密度较低，粉体的质量不理想。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种碳化硅粉料及制备方法与装置，该碳化硅粉料的粒径适宜，堆积密度高，有利于长出厚度更大的晶体；该制备方法，通过对电极通电，可使得碳源原料温度快速升高并与硅液反应，得到的碳化硅粉料的粒径适宜，堆积密度高。

根据本申请的一个方面，提供了一种碳化硅粉料，所述碳化硅粉料的粒径为1.5mm～50mm，堆积密度大于1.2g/cm³。

进一步的，所述碳化硅粉料的粒径为5mm～30mm，堆积密度不小于1.4g/cm³；优选的，所述碳化硅粉料的粒径为10mm～20mm，堆积密度不小于1.5g/cm³；优选的，所述碳化硅粉料的粒径的下限值选自11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm或19mm，所述碳化硅粉料的粒径的上限值选自11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm或19mm。优选的，堆积密度不小于1.5g/cm³、1.6g/cm³、1.7g/cm³、1.8g/cm³、1.9g/cm³、2.0g/cm³、2.1g/cm³、2.2g/cm³、2.3g/cm³、2.4g/cm³或2.5g/cm³。

优选的，所述碳化硅粉料的氮杂质含量小于1.0×10¹⁶atoms/cm³，其它杂质总含量小于1ppm；优选的，所述碳化硅粉料的氮杂质含量小于1.0×10¹⁵atoms/cm³，其它杂质总含量小于0.5ppm。

根据本申请的另一个方面，提供了一种上述碳化硅粉料的制备方法，该方法包括下述步骤：

(1)将硅源原料置于坩埚中，坩埚置于加热炉的炉体内；位于坩埚上方的电极的表面至少部分覆盖碳源原料，碳源原料位于所述炉体内；

(2)对坩埚进行加热，使得硅源原料液化，得到硅液；

(3)控制坩埚和电极发生相对位移，使得碳源原料浸入到硅液中；对电极通电，使得碳源原料表面反应生成碳化硅粉料。