[发明专利]快速制备碳化硅的方法

摘要

本发明公开了一种快速制备碳化硅的方法，涉及碳化硅技术领域。所述方法将碳化硅块放置于第一生长腔与第二生长腔之间，籽晶位于第一生长腔的多孔氮化硼内衬中，通过内置热偶及液态金属冷却液的陶瓷籽晶杆给籽晶降温，使其附近建立起合适的生长温度和温度梯度。通过生长腔主体进入多孔氮化硼内衬中布置热电偶，监控生长环境的生长温度和气氛中的温度梯度，生长腔主体上的载气管道将使得高温载气携带碳化硅挥发出的气体至籽晶上进行生长。所述方法的温度梯度及输运过程可控，制备的碳化硅质量较高。

主权项

1.一种快速制备碳化硅的方法，所述方法使用快速制备碳化硅的装置，其特征在于包括如下步骤：/n将碳化硅籽晶（10）装配在籽晶夹持（28）上，拧紧籽晶顶丝螺杆（28-2），然后将连接部（1-2）通过内螺纹（28-1）与籽晶夹持上的外螺纹（1-3）相互配合安装到陶瓷籽晶杆（1）上；/n将生长腔主体（8）装配到炉体内，并将多孔氮化硼内衬（18）装配到生长腔主体（8）内部，移动陶瓷籽晶杆（1）将碳化硅籽晶（10）降至多孔氮化硼内衬（18）内部，置入内加热丝（22），然后将两块内衬上盖组件（23-1）盖至多孔氮化硼内衬（18）的上端开口处，形成第一生长腔，同时将碳化硅籽晶（10）和内加热丝（22）包裹在第一生长腔中，将碳化硅块（27）填充在生长腔主体（8）与第一生长腔之间，在生长腔主体（8）上沿上放置石墨纸（21），然后盖上生长腔上盖（7）并固定；/n分别将第二热电偶（12）和第三热电偶（15）插入到生长腔右侧壁热电偶腔（8-1）和生长腔下壁热电偶腔（8-2）中；然后将左侧壁载气管、右侧壁载气管（9）和下壁载气管（16）通过电铸金属接口（29）与炉体密封，并与炉体外部的载气管道相连，水冷铜线圈（11）给第二热电偶（12）和第三热电偶（15）降温；/n给整个炉体抽真空，然后充入惰性气体，保持压力133Pa-13300Pa；通过生长腔主体（8）与生长腔上盖（7）构成的第二生长腔外侧的主感应线圈（19）、上感应线圈（20）、上电阻加热器（6）、下感应线圈（14）给生长腔上盖（7）与生长腔主体（8）加热，使得第二热电偶（12）和第三热电偶（15）的温度达到2000℃-2300℃；启动内加热器（22），用于防止陶瓷籽晶杆（1）上沉积碳化硅；/n然后调节陶瓷籽晶杆（1）内液态金属（2）的流量和温度，给陶瓷籽晶杆（1）下端的碳化硅籽晶（10）降温，使得陶瓷籽晶杆（1）内的第一热电偶（3）达到1700-2100℃；然后调节上电阻加热器（6）、主感应线圈（19）、上感应线圈（20）及下感应线圈（14）的功率使得第一热电偶（3）与第三热电偶（15）之间建立起2K/mm至20K/mm的温度梯度；/n通过左侧壁载气管、右侧壁载气管（9）和下壁载气管（16）将惰性气体注入到第二生长腔中形成载气，通过载气将碳化硅块（27）受热升华为Si_mC_n的气体源源不断带入第一生长腔中并加速碳化硅块（27）的升华过程，Si_mC_n气体传输到碳化硅籽晶（10）的固/气界面上形成碳化硅晶体并不断长大，直至生长至所需尺寸，其中，m=1或2，n=0、1或2。/n