[发明专利]一种改进生长碳化硅单晶质量的装置及方法

说明书

本发明涉及一种改进生长碳化硅单晶质量的装置及方法，其中，装置包括石墨盖、籽晶以及粘合在石墨盖和籽晶之间的多晶碳化硅片，该碳化硅片的横截面面积大于籽晶的横截面面积而小于石墨坩埚的底面积。本发明通过设置多晶碳化硅片，并使其横截面面积大于籽晶的横截面面积，从而调节籽晶表面的热场梯度，使籽晶表面温度分布更均匀，从而有效降低碳化硅晶体在生长初始阶段的缺陷。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，具体涉及一种改进生长碳化硅单晶质量的装置及方法。

背景技术

到目前为止，大多数研究文献报导告都碳化硅单晶体缺陷生成与其生长时的垂直温度梯度之间的关系。当初始生长阶段垂直温度梯度达到最大时，产生的缺陷密度也会最大。此外，缺陷的产生取决于石墨盖与碳化硅籽晶之间的附着粘合方法。

目前，石墨盖与碳化硅籽晶之间的附着粘合方法有两种：碳基胶水粘合和机械式接触贴合。籽晶以机械式接触贴在石墨盖上时，碳化硅晶体在初始生长阶段没有表现出任何宏观缺陷。然而，籽晶以纯机械式贴合在石墨盖的方式生长碳化硅晶体时，并不好控制缺陷减少。对于这种方法，必须非常精确地处理种子表面和石墨表面的平整度；平整化的制备并不利于重复性生产。因此，以胶粘合固定籽晶成为了商业碳化硅长晶的主流工艺来。

但是，当碳基胶水用在籽晶和石墨盖之间的粘合时，缺陷生成问题就会更高，因为这类胶水粘合时在籽晶与石墨盖的界面上出现小空隙。在籽晶与石墨盖之间采用碳基胶水粘合，在高温下碳基胶水的碳分子会游离在籽晶附近，进而附着在籽晶表面，易造成晶体生长初始阶段的缺陷增加。

当籽晶的半径增加，籽晶表面的径向温度场也随着增加，这也是造成晶体缺陷增加。

发明内容

本发明的目的在于提供这一种改进生长碳化硅单晶质量的装置及方法，以将低碳化硅晶体在生长初始阶段的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种改进生长碳化硅单晶质量的装置，其包括设于石墨坩埚内的石墨盖、籽晶以及粘合在石墨盖和籽晶之间的多晶碳化硅片，该碳化硅片的横截面面积大于籽晶的横截面面积而小于石墨坩埚的底面积。

所述多晶碳化硅片为圆盘状，其直径大于三倍的籽晶直径而小于石墨坩埚的内径。

所述多晶碳化硅片的厚度为1-1.2mm。

所述多晶碳化硅片与石墨盖以及籽晶之间以碳基胶水粘合。

一种改进生长碳化硅单晶质量的方法，所述方法在石墨盖和籽晶之间增加一多晶碳化硅层，并将多晶碳化硅层的尺寸进行了设置：石墨坩埚的底面积＞碳化硅片的横截面面积＞籽晶的横截面面积。

所述多晶碳化硅片为圆盘状，其厚度为1-1.2mm，其直径为：石墨坩埚内径＞多晶碳化硅层直径＞3×籽晶直径。

所述多晶碳化硅片为蝶形结构，其与石墨盖以及籽晶之间以碳基胶水粘合。

所述籽晶在与多晶碳化硅片粘合之前进行化学机械抛光处理。

采用上述方案后，本发明通过设置多晶碳化硅片，并使其横截面面积大于籽晶的横截面面积，从而调节籽晶表面的热场梯度，在籽晶上部的大平板区会形成一个接近似等温的区域，改善籽晶表面的温度分布，使籽晶表面温度分布更均匀，从而有效降低碳化硅晶体在生长初始阶段的缺陷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为现有技术与本发明的石墨盖与籽晶表面的温度曲线图；

图3为现有技术与本发明生长出的晶体的剖面图。

标号说明：

石墨盖10；籽晶20；多晶碳化硅片30。

具体实施方式