[发明专利]一种低应力碳化硅单晶的制备方法及其装置

摘要

本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及一种低应力碳化硅单晶的制备方法及其装置。本发明通过改变石墨坩埚上保温层II形状改变通过减小生长热场中的温度梯度来实现生长过程中的晶体应力降低。同时，本发明进一步提出生长结束后在生长腔室内进行原位退火以在晶体生长结束后进一步降低晶体内应力。本发明通过优化温场，在生长过程中消除引入晶体内应力的根源，得到低应力碳化硅单晶，从而减少加工过程中的晶体开裂率、提高衬底的机械性能。另外，通过与生长过程相连续的原位高温退火继续降低晶体内的残余内应力，退火时间短效率高。后续不需要再经过长时间的高温退火进行应力消除，从而提高了生产效率、降低了生产成本。

主权项

1.一种低应力碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：通过如下的晶体生长装置实现：该晶体生长装置，包括生长炉(1)，生长炉(1)内设有石墨坩埚(2)，石墨坩埚(2)的外部设有侧保温层I(3)，石墨坩埚(2)的上部设有上保温层II(4)，所述的上保温层II(4)为具有倾角的楔形结构，使上保温层II(4)自中心至边缘的厚度线性减小；石墨坩埚(2)下部依次设有传动杆(5)和传动装置(6)；石墨坩埚(2)纵轴线、传动杆(5)纵轴线和生长炉(1)纵轴线处于同一直线上；具体的制备步骤为：(1)将填放碳化硅原料和籽晶的晶体生长装置置于单晶生长炉炉膛内并密封；(2)将炉膛压力由一个大气压降压至晶体生长压力10-50mbar，同时通入惰性保护气体；降压的同时将炉膛内温度升至晶体生长温度2100-2300℃，生长时间为50-100h；(3)晶体生长结束后，保持炉膛温度不变，将炉膛内的压力逐步提高至800-1000mbar，升压时间为2-5个小时；同时，通过传动装置，将含生长晶体的石墨坩埚逐步旋转向下移动，使晶体由原生长位置向下移动20-30mm；(4)晶体下移完成后，升压至正常大气压，同时将炉膛内温度降温至室温；(5)晶体生长结束，打开炉膛，取出石墨坩埚即可。