[发明专利]一种碳化硅的结晶界面控制结构、生长设备和制备方法在审

专利信息
申请号: 202110892887.X 申请日: 2021-08-04
公开(公告)号: CN113584577A 公开(公告)日: 2021-11-02
发明(设计)人: 潘尧波;薛卫明;马远 申请(专利权)人: 中电化合物半导体有限公司
主分类号: C30B23/00 分类号: C30B23/00;C30B23/06;C30B29/36
代理公司: 上海光华专利事务所(普通合伙) 31219 代理人: 苗晓娟
地址: 315336 浙江省宁波市杭*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 碳化硅 结晶 界面 控制 结构 生长 设备 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种结晶界面控制结构,其特征在于,包括:

石墨托盘,用于安置籽晶;

多个石墨杆,分布在所述石墨托盘背离所述籽晶的一面;

多个换热管,分别与所述多个石墨杆对应连接,所述换热管内设有进气管,所述进气管内有冷媒气体流通;及

多个电信号接收器,与所述多个换热管对应设置,所述电信号接收器的一端通过连接导线与所述换热管相连,另一端通过连接导线与所述石墨杆相连;

所述石墨杆与所述换热管及所述电信号接收器构成热电偶测温系统,通过所述电信号接收器可判断所述石墨杆的温度;

调节所述冷媒气体的流量可调节所述石墨托盘的温度分布,进而实现结晶界面的控制。

2.根据权利要求1所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述换热管由耐高温材料制成,所述耐高温材料为钽、碳化钽、钨、钼、铼或陶瓷材料中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述多个石墨杆均匀分布在所述石墨托盘上。

4.根据权利要求3所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述多个石墨杆与所述石墨托盘为一体式结构,所述多个石墨杆背离所述石墨托盘的一端与所述多个换热管一一对应连接。

5.根据权利要求4所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述石墨杆为中空结构,所述进气管的出气口对应于所述石墨杆的内部,所述冷媒气体通过所述进气管进入所述石墨杆对其降温,并通过所述换热管排出。

6.根据权利要求1所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述石墨杆和所述石墨托盘由高密度石墨材料制备而成,所述石墨托盘的密度为1.6~1.8g/cm3,热导率为80~150Wm-1K-1

7.根据权利要求1所述的结晶界面控制结构,其特征在于,所述冷媒气体选自氢气、氦气、氩气中的任意一种。

8.一种碳化硅生长设备,其特征在于,包括权利要求1-7任一所述的结晶界面控制结构。

9.一种控制碳化硅单晶衬底缺陷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

提供一权利要求8所述的碳化硅生长设备;

将一籽晶固定在所述碳化硅生长设备的石墨托盘上;

将所述碳化硅生长设备的温度升至1600~2500℃,压力控制在0.1~100mbar;

根据所述石墨托盘的温度分布及所述籽晶中的缺陷分布调节冷媒气体的流量以使所述石墨托盘获得预期的温度分布,所述籽晶的生长界面为预期形状;

调节所述冷媒气体的流量使得碳化硅的特定晶相优先结晶,修复缺陷;

调节所述冷媒气体的流量使所述石墨托盘各个位置的温度至稳定生长温度;

稳定生长结束后,降温取出;

降温后的碳化硅晶体经加工后获得低密度缺陷的碳化硅单晶衬底。

10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述籽晶的生长界面的预期形状为台阶状。

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