高效合成高质量碳化硅的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高效合成高质量碳化硅的装置及方法，该高效合成高质量碳化硅的装置包括装置本体和石墨盖板，所述装置本体具有顶端敞口的容纳腔，所述容纳腔内沿其高度方向由底部到顶端依次设有第一过滤板和第二过滤板，并通过所述第一过滤板和所述第二过滤板分隔为原料区、过滤区和反应区；所述石墨盖板盖设在所述装置本体的顶端敞口处，用于收集合成的碳化硅晶体。采用该高效合成高质量碳化硅的装置能够合成高质量纯度的碳化硅晶体，同时能够提高合成效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
高效合成高质量碳化硅的装置及方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅新材料
，具体涉及一种高效合成高质量碳化硅的装置及方法。

技术介绍

[0002]以SiC为代表的第三代宽带隙半导体材料，是发展大功率、高频高温、抗强辐射蓝光激光器和紫外探测器等技术的核心。SiC的原料质量在整个碳化硅衬底片加工工艺流程着起到决定性的作用，倘若原料质量较差，生长得到的碳化硅晶圆缺陷也就较多，这是在后期加工工艺中无法改良优化的。因此，如何合成高质量碳化硅原料至关重要。
[0003]碳热还原法是目前最常见的合成碳化硅原料的方法。该方法以碳和石英(二氧化硅)作为原料，在加热炉内加热至一定温度，在高纯非氧化性气氛下两者反应生成碳化硅粉体。由于在高温环境下碳和硅粉末会挥发升华，碳化硅粉体中难免会混入杂质粉末，这时通常需要将得到的碳化硅粉体进行二次处理：将反应收集得到的碳化硅粉体在空气中加热升温至700℃以氧化去除混杂在碳化硅粉体中的碳，接着将处理后的碳化硅粉体放置于强酸中，这一步是为了去除混杂在碳化硅粉体中的二氧化硅。经过该二次处理的碳化硅粉体可达到可使用标准，但进行二次处理则增加了另外的人力物力，无法进一步降低成本来提高经济效益，而且在二次处理额外增加的步骤处理中碳化硅粉体一定程度上会出现损耗，大大增加了生产成本。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种高效合成高质量碳化硅的装置及方法，采用该高效合成高质量碳化硅的装置能够合成高质量纯度的碳化硅晶体，同时能够提高合成效率，降低生产成本。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种高效合成高质量碳化硅的装置。
[0006]该高效合成高质量碳化硅的装置包括：
[0007]装置本体，所述装置本体具有顶端敞口的容纳腔，所述容纳腔内沿其高度方向由底部到顶端依次设有第一过滤板和第二过滤板，并通过所述第一过滤板和所述第二过滤板分隔为原料区、过滤区和反应区；
[0008]石墨盖板，所述石墨盖板盖设在所述装置本体的顶端敞口处，用于收集合成的碳化硅晶体。
[0009]进一步的，所述装置本体呈上窄下宽的等腰梯形状。
[0010]进一步的，所述第一过滤板、所述第二过滤板上分别设有通孔，并且所述第一过滤板上通孔的孔径大于所述第二过滤板上通孔的孔径；
[0011]优选的，所述第一过滤板上通孔的孔径为2～5cm，所述第二过滤板上通孔的孔径为300～600μm。
[0012]进一步的，所述容纳腔内还设有第三过滤板，所述第二过滤板置于所述第三过滤板和所述第一过滤板之间，所述第三过滤板和所述石墨盖板之间形成收集区，所述第三过滤板和所述第二过滤板之间形成所述反应区。
[0013]进一步的，所述第三过滤板为夹层结构，其包括相对设置的两层网孔板和夹设在所述两层网孔板之间的吸收层，所述吸收层采用木屑和食盐混合形成；
[0014]优选的，所述网孔板的孔径为300～600μm。
[0015]进一步的，所述过滤区和所述反应区的腔壁上均设有加热装置，用于分别控制所述过滤区和所述反应区的加热温度。
[0016]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，提供了一种高效合成高质量碳化硅的方法。
[0017]该高效合成高质量碳化硅的方法是基于上述的装置；其中，所述方法包括以下步骤：
[0018]采用碳和二氧化硅为原料，并将其置于容纳腔内原料区；
[0019]对所述容纳腔内原料区和过滤区进行加热升温，并控制所述容纳腔内气压在(1～5)*10
‑4Pa以下；
[0020]在惰性气氛下对所述容纳腔内反应区进行加热升温，并控制所述反应区内温度大于所述过滤区内温度以形成温度差；
[0021]将所述容纳腔内温度降至室温，获得碳化硅晶体。
[0022]进一步的，所述反应区与所述过滤区的温度差为1400～2000℃。
[0023]进一步的，控制所述反应区内温度为2600～2800℃，保持120～150min，升温时间为80～100min。
[0024]进一步的，对所述容纳腔内反应区进行加热升温的同时充入惰性气体并控制所述容纳腔内压力为1200～1400MPa；
[0025]优选的，所述惰性气体为氦气、氩气或者氦气与氩气的混合气体。
[0026]本专利技术相对于现有技术的优势：
[0027]本专利技术中的装置整体结构呈等腰梯形状，能够将容纳腔内气氛更好的聚集集中以合成更多的碳化硅晶体，另外能够使原料反应更充分，提高原料使用率，节省成本。
[0028]本专利技术中容纳腔内部设有第一过滤板和第二过滤板，通过对气相的平缓梳理以及过滤掉杂物杂质，能够在提高碳化硅晶体合成效率的同时，提升碳化硅晶体的合成纯度，将其中的杂质掺杂物降到最低，省去了原有工艺中二次提升的繁琐工序。
[0029]本专利技术中容纳腔内还设有第三过滤板，能够在提高合成效率及合成纯度的同时还可以将合成反应后的一氧化碳有害气体进行吸收，以提倡工业绿色可持续发展。
附图说明
[0030]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0031]图1为本专利技术提供的实施例中高效合成高质量碳化硅的装置示意图；
[0032]图2为本专利技术提供的实施例中第一过滤板的结构示意图。
[0033]图中：
[0034]I、装置本体；II、石墨盖板；
[0035]1、原料区；2、过滤区；3、反应区；4、收集区；5、第一过滤板；6、第二过滤板；7、第三过滤板；8、通孔；9、加热装置。
具体实施方式
[0036]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0037]根据本专利技术的具体实施方式，提供了一种高效合成高质量碳化硅的装置。
[0038]图1示出了本专利技术实施例中高效合成高质量碳化硅的装置示意图。
[0039]图2示出了本专利技术实施例中第一过滤板的结构示意图。
[0040]如图1所示，本专利技术中高效合成高质量碳化硅的装置包括装置本体I和石墨盖板II，该装置本体I具有顶端敞口的容纳腔，石墨盖板II盖设在装置本体I的顶端敞口处，用于收集合成的碳化硅晶体。
[0041]如图1所示，装置本体I的容纳腔内沿其高度方向由底部到顶端依次设有第一过滤板5和第二过滤板6，并且容纳腔内部通过第一过滤板5和第二过滤板6分隔为原料区1、过滤区2和反应区3，具体的，第一过滤板5和容纳腔的底部之间形成原料区1，如将原料碳和石英(二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效合成高质量碳化硅的装置，其特征在于，包括：装置本体，所述装置本体具有顶端敞口的容纳腔，所述容纳腔内沿其高度方向由底部到顶端依次设有第一过滤板和第二过滤板，并通过所述第一过滤板和所述第二过滤板分隔为原料区、过滤区和反应区；石墨盖板，所述石墨盖板盖设在所述装置本体的顶端敞口处，用于收集合成的碳化硅晶体。2.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置，其特征在于，所述装置本体呈上窄下宽的等腰梯形状。3.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置，其特征在于，所述第一过滤板、所述第二过滤板上分别设有通孔，并且所述第一过滤板上通孔的孔径大于所述第二过滤板上通孔的孔径；优选的，所述第一过滤板上通孔的孔径为2～5cm，所述第二过滤板上通孔的孔径为300～600μm。4.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置，其特征在于，所述容纳腔内还设有第三过滤板，所述第二过滤板置于所述第三过滤板和所述第一过滤板之间，所述第三过滤板和所述石墨盖板之间形成收集区，所述第三过滤板和所述第二过滤板之间形成所述反应区。5.如权利要求4所述的高效合成高质量碳化硅的装置，其特征在于，所述第三过滤板为夹层结构，其包括相对设置的两层网孔板和夹设在所述两层网孔板之间的吸收层，所述吸收层采用木屑和食盐混合形成；优选的，所述网孔板的孔径为300～...

【专利技术属性】
技术研发人员：余雅俊，陈素春，林骞，占俊杰，徐良，刘建哲，夏建白，
申请(专利权)人：金华博蓝特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：