[发明专利]一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺

说明书

本发明公开了一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺，采用具有盖子、坩埚盖、坩埚、底盘、底盘测温孔、通气孔的坩埚治具进行碳化硅籽晶的高温固化；通气孔的每两个相邻气孔形成倒Z字型，两孔中轴分别于水平线成5°～15°倾斜，在坩埚壁中心交汇导通；包括以下步骤：用富碳的粘剂将碳化硅籽晶粘贴至坩埚盖上，将坩埚和粘贴完籽晶的坩埚盖依次从底盘开始叠装，盖上盖子；然后将坩埚治具放入高温炉中，对坩埚治具抽真空并向坩埚治具中充入氩气，坩埚治具通过水冷式感应线圈或电阻进行加热，将碳胶石墨化，完成高效高温固化碳化硅籽晶。本发明高效高温固化碳化硅籽晶的工艺使得籽晶贴合良好，固化完全，缺陷少，后续晶体生长质量高。

技术领域

本发明涉及单晶生长的技术领域，具体涉及一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺。

背景技术

碳化硅单晶材料是第三代半导体材料中既能满足制造高亮度氮化镓发光和激光二极管的理想衬底材料又能满足制造半导体集成电路、器件的要求的材料。碳化硅单晶材料拥有的宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，使其在人造卫星、火箭、雷达与通讯、空天飞行器、海洋勘探、地震预报、石油钻井、机械加工以及汽车电子化等重要领域有广泛的应用。

目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，已经被证明是生长SiC晶体最成熟的方法。将SiC粉料加热到2200℃～2500℃，在一定保护气氛下，使其升华到冷端籽晶上，结晶成为块状晶体，其中以籽晶片作为晶种，并在其上生长。因此不仅需要要求籽晶质量，而且还要求籽晶粘贴固定良好。目前籽晶固定方式中以用碳胶粘贴为主要方式，因此碳化在粘贴完成后需要进行高温固化来将碳胶石墨化。籽晶的粘贴效果是直接影响晶体生长品质一大因素，当粘贴石墨盖与籽晶间碳化石墨化不完全，会导致掉片或者出现空洞等影响晶体质量的状况。

中国专利CN公开了一种用于碳化硅晶体生长的籽晶固定方法，包括以下步骤：首先将籽晶生长面的反面进行镀膜处理，得到镀膜后的籽晶；然后将镀膜后的籽晶的生长面朝向碳化硅原料，利用籽晶托上设有的支架将籽晶托起。将籽晶生长面的反面进行镀膜处理，以保障籽晶不会发生反向升华现象。但是该专利用于碳化硅晶体生长的籽晶固定方法对籽晶生长面反面进行镀膜处理，利用籽晶托对籽晶进行固定，其固定效果一般，直接影响晶体生长品质。

因此，针对上述问题，需要提供一种碳化硅籽晶固定工艺，使得籽晶贴合良好，固化完全，缺陷少，后续晶体生长质量高。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺，采用具有盖子、坩埚盖、坩埚、底盘、底盘测温孔、通气孔的坩埚治具进行碳化硅籽晶的高温固化；通气孔组合的每两个相邻气孔形成倒Z字型，内两孔中轴分别于水平线成5°～15°倾斜，内外两孔中轴相距1/4气孔直径，在坩埚壁中心交汇重叠处交汇导通，其中内孔为高位置；包括以下步骤：

步骤S1，用富碳的粘剂将碳化硅籽晶粘贴至坩埚盖上，将坩埚和粘贴完籽晶的坩埚盖依次从20mm～50mm底盘开始叠装，盖上盖子；其中，富碳的粘剂优选为碳胶；

步骤S2，然后将经步骤S1处理的坩埚治具放入高温炉中，对坩埚治具抽真空至压力5x10^-2mbar以下并向坩埚治具中充入氩气至压力在 300mbar～1000mbar，坩埚治具通过水冷式感应线圈或电阻进行加热，将碳胶石墨化，完成高效高温固化碳化硅籽晶。

进一步地，坩埚治具采用石墨材料制备而成。

进一步地，坩埚的厚度为10mm～30mm。

进一步地，底盘测温孔的直径为5mm～20mm。

进一步地，气孔的直径为10mm～30mm。

进一步地，底盘测温孔采用红外高温测温仪测温控温。