[发明专利]一种提高碳化硅粉料产率的方法

说明书

本申请公开了一种提高碳化硅粉料产率的方法，属于半导体材料制备领域。本申请通过在高纯碳粉硅粉混合料中加入固态糖类，在不引入其它杂质的条件下，借助该糖类随着温度增加，糖类熔化后产生的粘稠液体粘度高的性质，可在反应前期阻止碳粉硅粉分层，随着温度继续升高，糖类分解产生二氧化碳、一氧化碳等其它产物，在达到混合料反应温度前，这些物质可通过抽真空除去，保留下未分层的混合料，促使反应进行的更完全，从而提高碳化硅粉料的产率。

技术领域

本申请涉及一种提高碳化硅粉料产率的方法，属于半导体材料制备领域。

背景技术

作为最重要的第三代半导体材料之一，碳化硅单晶因其宽带隙、抗电压击穿能力强、热导率高、饱和电子迁移速率高等优点，而被广泛应用于民用灯光照明、屏幕显示、航空航天、高温辐射环境、石油勘探、雷达通信与汽车电子化等领域。碳化硅单晶通常通过升华法由碳化硅粉料制备而成，因此升华法所使用的碳化硅粉料的纯度、粒度以及晶型均对碳化硅单晶质量有着显著影响。

目前生产中最常用的SiC粉料合成方法为自蔓延高温合成法，是在中频电磁感应炉中将高纯的碳粉和硅粉加热到2000℃以上，在氩气或氦气气氛(或氩气与氦气的混合气氛)下合成碳化硅粉料。但是随着对碳化硅衬底直径需求的增加，晶锭生长单炉所需的碳化硅粉料量随之增加。为提高碳化硅粉料产量，所使用的生产碳化硅粉料的石墨坩埚直径增大，高度增高，单次装载的高纯碳粉与高纯硅粉混合料的质量增加。由于高纯碳粉与高纯硅粉的粒度不完全一致，而大坩埚中碳化硅粉料合成时间往往长达3到4天，因此合成过程中会发生一定程度的分层，使碳粉硅粉无法均匀混合，导致反应进行不彻底，从而降低碳化硅粉体的产量。

目前的专利主要都是通过合成料反应过程、原料预处理以及产品处理来提高碳化硅粉料的纯度，而并未涉及如何提高碳化硅粉料的产率。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种提高碳化硅粉料产率的方法。所述方法主要通过在碳粉硅粉混料时加入颗粒状糖类使混合料在反应前期不分层，从而使碳粉和硅粉反应进行彻底，达到提高产率的目的。

所述提高碳化硅粉料产率的方法通过在高纯碳粉硅粉混合料中加入高纯固态糖，在不引入其它杂质的条件下，借助该糖类随着温度增加，熔化后产生的粘稠液体粘度高的性质，可在反应前期阻止碳粉硅粉分层，温度继续升高时，糖类分解产生二氧化碳、一氧化碳等其它产物，在达到混合料反应温度前，这些物质可通过抽真空除去，保留下未分层的混合料，促使反应进行的更完全，从而提高碳化硅粉料的产率。

所述提高碳化硅粉料产率的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)将碳粉、硅粉和糖类混合制得混合料；

2)将混合料进行高温反应，制得高纯碳化硅粉料；

所述糖类选自单糖、双糖和低聚糖中的至少一种。

进一步地，所述提高碳化硅粉料产率的方法，所述方法包括在利用碳粉和硅粉采用高温自蔓延法制备碳化硅粉料的步骤中，加入糖类物质，所述方法包括下述步骤：

1)将碳粉、硅粉和糖类混合制得混合料；

2)将混合料进行高温反应，制得高纯碳化硅粉料；

所述糖类选自单糖、双糖和低聚糖中的至少一种。

可选地，所述糖类为固态颗粒。进一步地，所述糖类在室温下为固态颗粒。

可选地，所述糖类为粒度不大于100μm的固态颗粒。可选地，所述糖类室温下为粒度不大于80μm的固态颗粒。

可选地，所述糖类的纯度不低于99％。进一步地，所述糖类的纯度不低于99.99％

可选地，所述糖类选自蔗糖、果糖、葡萄糖和异麦芽低聚糖中的至少一种。优选地，所述糖类为蔗糖。