[发明专利]一种碳化硅及其生长装置和生长方法

说明书

本发明提供一种碳化硅及其生长装置和生长方法，所述生长装置包括：容器本体；保温层，设置于所述容器本体的内部，所述保温层的顶部设置有一开口，所述开口能容纳测温装置；坩埚，设置于所述保温层的内部，所述坩埚的底部设置有凸设于所述坩埚内部的腔室，所述坩埚包括坩埚盖，位于所述坩埚的顶部，所述坩埚盖上开设有贯穿的孔洞；发热体，所述发热体包括柱体和盘体，所述柱体嵌入到所述腔室内，所述盘体设置于所述保温层的内部；感应线圈，设置于所述容器本体的周围。采用该装置合成的碳化硅后续无需酸洗，且料块松散，无需采用常规破碎工艺，可有效避免金属污染问题，并且破碎后仅采用少量纯水即可进行冲洗，有效减少了纯水用量，降低了成本。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅及其生长装置和生长方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种具有宽禁带、高临界电场和高饱和迁移率的第三代半导体材料，在功率器件领域极具优势，广泛应用于新能源汽车、光伏发电、铁路交通及电力系统等领域。

然而，由于SiC的物理和化学性质稳定，使得SiC晶体生长极为困难。目前用于制作SiC器件的单晶衬底主要由物理气相传输(PVT)法制备，原料为SiC粉料，粉料的纯度、粒径、晶型等参数对PVT法生长SiC单晶晶体质量乃至后续制作的器件质量都有一定影响。衬底片成本在整个产业链中占比约50％，粉料的品质及成本直接影响衬底的生产成本。目前产业化生产普遍采用改进的自蔓延法合成SiC，例如CN113739562A公开了一种自蔓延法高温高压氮化硅粉体制备装置，所述氮化硅粉体制备装置包括内部设有反应空间的炉体、料车、进料系统、自蔓延反应点火系统、真空系统、气路系统、冷却系统和自动控制系统；可以提供可控批量化的大型氮化硅的自蔓延法制备，得到纯度较高的氮化硅。CN109336114B公开了一种提升高纯碳化硅粉料合成效率的方法，所述方法包括如下步骤:S1、将高纯碳粉和高纯硅粉混匀，获得原料；S2、将所述原料置于坩埚的腔室中，按照高温自蔓延法反应合成高纯碳化硅粉料。然而，由于合成过程中存在排杂不充分及料块结块问题，需后道破碎加工，常规加工过程存在金属污染风险，导致粉料表金属偏高，需经过复杂的酸洗、水洗过程，不但增加了纯水消耗、排污负担，且存在除酸、及表金属去除不彻底的风险，对晶体生长造成一定影响。

因此，如何避免酸洗，降低纯水用量，同时提高碳化硅的质量，是当前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳化硅及其生长装置和生长方法。本发明提出了一种改进的碳化硅生长装置，采用该装置合成的碳化硅后续无需进行酸洗处理，且料块较为松散，无需采用常规破碎工艺处理，避免了破碎过程的金属污染问题，并且破碎后的碳化硅仅采用少量纯水即可进行冲洗，有效减少了纯水用量，降低了成本。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碳化硅生长装置，所述碳化硅生长装置包括：

容器本体；

保温层，设置于所述容器本体的内部，所述保温层的顶部设置有一开口，所述开口能容纳测温装置；

坩埚，设置于所述保温层的内部，所述坩埚的底部设置有凸设于所述坩埚内部的腔室，所述坩埚包括坩埚盖，位于所述坩埚的顶部，所述坩埚盖上开设有贯穿的孔洞；

发热体，所述发热体包括柱体和盘体，所述柱体嵌入到所述腔室内，所述盘体设置于所述保温层的内部；

感应线圈，设置于所述容器本体的周围。

本发明提出了一种改进的碳化硅生长装置，采用该装置合成的碳化硅后续无需进行酸洗处理，且料块较为松散，无需采用常规破碎工艺处理，避免了破碎过程的金属污染问题，并且破碎后的碳化硅仅采用少量纯水即可进行冲洗，有效减少了纯水用量，降低了成本。