[发明专利]碳化硅长晶剩料的综合利用方法

说明书

本申请公开了一种碳化硅长晶剩料的综合利用方法，所述方法包括如下步骤：S1、将碳化硅长晶剩料中的碳化硅去除获得高纯碳材料；S2、将所述高纯碳材料用于制作保温结构的填充物；S3、将所述保温结构设于碳化硅长晶坩埚外用于保温；S4、当所述保温结构中的所述填充物被侵蚀不能用于保温时，将被侵蚀的所述填充物按照步骤S1—S4的方法重复进行。本申请方法实现了长晶剩料的二次利用，在保证保温材料保温性能一致性的前提下，实现保温材料的循环使用，节约成本。

技术领域

本发明涉及碳化硅长晶技术领域，具体说是一种碳化硅长晶剩料的综合利用方法。

背景技术

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性能，被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。

目前，高质量SiC单晶的制备技术日趋成熟，但其成本过高仍制约着SiC晶体的广泛应用，因此，各国科研人员及碳化硅生产企业都通过制备更大尺寸的SiC晶体和节约其制备部件如石墨坩埚镀保护膜这两方面来努力实现SiC晶体成本的降低。然而，在碳化硅晶体生长中高纯保温材料也是非常昂贵的，碳化硅单晶的生长过程需要在温度达到2000℃左右下进行，晶体生长所用的保温材料通常采用石墨粘、石墨纸等耐高温的碳材料制备，在长晶过程中会有硅气氛扩散到保温材料附近，与保温材料反应进而造成保温材料的侵蚀，加速保温材料的损耗。当保温材料受到侵蚀后，保温材料的性能会受到影响，进而会造成长晶过程中温场的波动、温场的不均匀，诱发包裹体、微管、应力等一系列问题，影响晶体的质量和产量。

碳化硅长晶剩料中碳化硅晶体生长后的剩料主要为碳化硅多晶及碳颗粒，不能重复用于碳化硅长晶，目前尚无有效回收利用的途径。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种碳化硅长晶剩料的综合利用方法，该方法实现了长晶剩料的二次利用，在保证保温材料保温性能一致性的前提下，实现保温材料的循环使用，节约成本。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

S1、将碳化硅长晶剩料中的碳化硅去除获得高纯碳材料；

S2、将所述高纯碳材料用于制作保温结构的填充物；

S3、将所述保温结构设于碳化硅长晶坩埚外用于保温；

S4、当所述保温结构中的所述填充物被侵蚀不能用于保温时，将被侵蚀的所述填充物按照步骤S1—S4的方法重复进行。

优选地，步骤S1中，所述碳化硅去除包括如下步骤：

S11、将碳化硅长晶剩料中的块状碳化硅多晶去除，获得含有碳颗粒的粗料；

S12、将所述含有碳颗粒的粗料中剩余的碳化硅多晶通过分解升华的方式去除，收集剩余的所述含有碳颗粒的粗料即为高纯碳材料。

优选地，所述分解升华的反应在采用物理气相传输法进行碳化硅长晶坩埚中进行，使用位于所述坩埚顶部的种晶吸附所述分解升华的气体结晶；

和/或，步骤S1中，还包括对所述含有碳颗粒的粗料进行匀质化处理的步骤。

优选地，所述分解升华的反应条件为：压强5-50mbar、温度2000-2500℃；

所述分解升华的反应时间为：5-50h；

所述分解升华的反应是在氢气和惰性气体存在条件下进行的；

所述惰性气体为氩气、氦气及其他稀有气体中的一种或多种混合气体。

所述种晶为碳材料或碳化硅材料，优选为石墨纸。