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提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法技术

技术编号:41563840 阅读:4 留言:0更新日期:2024-06-06 23:46
本发明专利技术属于半导体材料技术领域,具体的说是提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,包括以下步骤:S1、将原料、石墨环、绝热层依次放入反应容器内;S2、将籽晶小心放入对应尺寸籽晶固定结构和导热柱中间并固定,整体通过反应容器顶部固定在坩埚上方;此装置省去了籽晶粘接固定,消除了粘接籽晶存在的较大应力的问题,通过特殊的籽晶支架和导热柱设计,有利于形成径向均匀的热场结构,提高了单晶质量,同时可以很容易调整尺寸适合于不同尺寸的籽晶使用,仅需制作一批不同尺寸的籽晶固定结构,而无需设计复杂的结构件和专门的坩埚,解决了通常热场单晶扩径时改动复杂的难题,实现了通用尺寸晶体的扩径制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料,具体的说是提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法


技术介绍

1、以碳化硅/氮化铝为代表的第三代半导体材料被认为在轨道交通、新能源汽车、智能电网、5g通信等新兴行业有着非常广阔的前景,而物理气相输送法(pvt)则是主流制备工艺,其原理是气相组分在籽晶上逐渐沉积实现晶体生长。

2、目前现有技术中,碳化硅籽晶粘接技术是一种新型的半导体晶体管芯片封装技术,通过将两个碳化硅晶体片利用粘连形成一个完整的单晶结构。

3、在使用中,粘接籽晶固定的方式在高温下,由于与粘接的材料热膨胀系数不同,存在较大的应力,不利于高质量晶体制备,同时在晶体进行扩径生长时,需要设计热场结构,保证径向温度梯度,导致成本高昂,迭代周期缓慢,因此,针对上述问题提出提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法。


技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足,解决
技术介绍
中所提出的至少一个技术问题。

2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:本专利技术所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,包括以下步骤:

3、s1、将原料、石墨环、绝热层依次放入反应容器内;

4、s2、将籽晶小心放入对应尺寸籽晶固定结构和导热柱中间并固定,整体通过反应容器顶部固定在坩埚上方;

5、s3、将s1和s2整体外侧包裹保温材料,放置到长晶炉内;

6、s4、对坩埚进行加热,进行晶体生长,导热柱良好的传热效果使得籽晶固定结构径向温度条件一致性高,同时提供晶体生长的过冷度,由于绝热层相较于导热柱起到更好的保温作用,使得反应腔室顶部侧面温度升高,晶体边缘温度梯度减小;

7、s5、生长结束后,热场冷却后,取出晶体;

8、s6、对得到晶体进行加工,得到更大尺寸籽晶;

9、s7、重复s1-s6步骤,实现大尺寸单晶制备。

10、优选的,所述s1中反应容器内部存在有热场;所述绝热层位于反应容器顶部为园环状设置;所述反应容器内部下方安装有石墨环,且石墨环下方位于反应容器底部设有原料;所述石墨环上方安装有反应腔室。

11、优选的,所述反应容器内部上方安装有导热柱,且导热柱与下方籽晶固定结构通过螺纹方式连接;所述籽晶通过籽晶固定结构承接,并与直接接触;所述籽晶固定结构为高纯石墨材质,纯度在10ppm级以上;导热柱上方与反应容器上方通过螺纹方式固定。

12、本专利技术的有益效果是:

13、1.本专利技术提供提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,省去了籽晶粘接固定,消除了粘接籽晶存在的较大应力的问题,通过特殊的籽晶支架和导热柱设计,有利于形成径向均匀的热场结构,提高了单晶质量。

14、2.本专利技术提供提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,可以很容易调整尺寸适合于不同尺寸的籽晶使用,仅需制作一批不同尺寸的籽晶固定结构,而无需设计复杂的结构件和专门的坩埚,解决了通常热场单晶扩径时改动复杂的难题,实现了通用尺寸晶体的扩径制备。

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【技术保护点】

1.提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,其特征在于:提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,其特征在于:所述S1中反应容器(2)内部存在有热场;所述绝热层(1)位于反应容器(2)顶部为园环状设置;所述反应容器(2)内部下方安装有石墨环(7),且石墨环(7)下方位于反应容器(2)底部设有原料(8);所述石墨环(7)上方安装有反应腔室(6)。

3.根据权利要求2所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,其特征在于:所述反应容器(2)内部上方安装有导热柱(3),且导热柱(3)与下方籽晶固定结构(5)通过螺纹方式连接;所述籽晶(4)通过籽晶固定结构(5)承接,并与导热柱(3)直接接触;所述籽晶固定结构(5)为高纯石墨材质,纯度在10ppm级以上;导热柱(3)上方与反应容器(2)上方通过螺纹方式固定;。

【技术特征摘要】

1.提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,其特征在于:提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的提高籽晶径向均匀的高质量晶体生长方法,其特征在于:所述s1中反应容器(2)内部存在有热场;所述绝热层(1)位于反应容器(2)顶部为园环状设置;所述反应容器(2)内部下方安装有石墨环(7),且石墨环(7)下方位于反应容器(2)底部设有原料(8);所述石墨环(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵丽丽张胜涛李铁
申请(专利权)人:哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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