本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，具體涉及一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)：

1、碳化硅具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率好、飽和電子漂移速率快等優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，是繼硅、砷化鎵之后的典型的第三代半導(dǎo)體材料，在高溫、高頻、大功率器件和深紫外光電子器件領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用，尤其在電動(dòng)汽車(chē)(xev)、軌道交通(rail)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)(motordriving)領(lǐng)域占比迅速增加，因此被看作是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域最有前景的材料之一。

2、目前，商用碳化硅襯底的主流生長(zhǎng)方法是物理氣相傳輸法（簡(jiǎn)稱(chēng)pvt），其具體的生長(zhǎng)方法為：在坩堝頂部放置籽晶，在坩堝底部添加粉料，將坩堝熱場(chǎng)放置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，坩堝底部溫度高，頂部溫度低，通過(guò)控制溫度和壓力，使底部粉料逐漸升華，傳輸至頂部籽晶處凝華結(jié)晶，從而實(shí)現(xiàn)碳化硅單晶的生長(zhǎng)。目前該方法已經(jīng)成為行業(yè)的主流方法，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)。

3、但是目前pvt法生長(zhǎng)碳化硅單晶還存在著單晶生長(zhǎng)速率慢，單晶長(zhǎng)度短的問(wèn)題。這是因?yàn)樘蓟枭A不是按化學(xué)計(jì)量比升華，升華氣氛中富硅，造成坩堝底部殘留大量碳，升華氣氛在凝華后會(huì)富余更多硅，富余硅會(huì)降低碳化硅生長(zhǎng)速率，也會(huì)腐蝕石墨坩堝，引入碳包裹體等缺陷。為解決這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)提出碳化鉭（tac）、碳化鎢（wc）、碳化鈮（nbc）等高熔沸點(diǎn)涂層的使用，能夠有效提高晶體生長(zhǎng)質(zhì)量，減少缺陷和位錯(cuò)的產(chǎn)生，但涂層的應(yīng)用，使得晶體生長(zhǎng)速率嚴(yán)重受阻，生長(zhǎng)周期延長(zhǎng)（高達(dá)15-20天），所生長(zhǎng)晶錠厚度較?。▋H1-1.5cm左右可切片），這就使得碳化硅單晶生長(zhǎng)成本居高不下同時(shí)，應(yīng)用級(jí)碳化硅襯底產(chǎn)能?chē)?yán)重不足，使得碳化硅行業(yè)發(fā)展受限。

4、針對(duì)碳化硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，生長(zhǎng)速率較慢，碳硅比不平衡，晶錠厚度較薄等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，通過(guò)提高晶體生長(zhǎng)速率，壓縮晶體生長(zhǎng)周期，降低成本，提高晶體生長(zhǎng)厚度，增加產(chǎn)能，達(dá)到降本增效的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，在碳化硅pvt生長(zhǎng)過(guò)程中在氣氛中引入co分壓，以co為傳輸劑，提高碳化硅粉中碳組分傳輸效率，從而提高碳化硅單晶生長(zhǎng)速率。

3、優(yōu)選的，所述co的引入方法包括直接通入co或反應(yīng)生成co。

4、優(yōu)選的，所述反應(yīng)生成co的方法包括加入高熔沸點(diǎn)固體氧化物或通入外加氣體。

5、優(yōu)選的，所述高熔沸點(diǎn)固體氧化物為二氧化硅、氧化鋯或氧化鉭中的一種。

6、優(yōu)選的，所述外加氣體為氬氧混合氣體、氦氧混合氣體、co2、水蒸氣、乙醇、甲醇、h2o2、臭氧、碳酸中的一種。

7、在本發(fā)明中，在高純碳化硅粉料中加入少量的高熔沸點(diǎn)固體氧化物，能夠在高溫下分解出氧化物中的氧，使其能與正在分解的富碳的碳化硅粉料反應(yīng)，從而產(chǎn)生co。

8、通過(guò)外加氣體時(shí)，需要在氣體通路內(nèi)放置碳粉或石墨，通過(guò)導(dǎo)氣管通入含o元素單質(zhì)氣體或者可氣化物質(zhì)，如o3、氬氧/氦氧等稀有氣體與氧氣的混合氣，高溫下，o3或o2與高純碳粉或石墨反應(yīng)生成co。

9、通入含有c、h、o三種或兩種元素的可氣化的化合物時(shí)，如co2、水蒸氣，這類(lèi)化合物可以直接與高純碳粉或石墨反應(yīng)生成co。其中，co2在高溫下與碳反應(yīng)生成co；h2o與碳反應(yīng)生成co和h2。

10、如乙醇、甲醇、h2o2、碳酸等含氧有機(jī)物化合物，高溫分解產(chǎn)生co2和h2o(g)或其中一種，產(chǎn)生的co2和h2o(g)與高純碳粉或石墨反應(yīng)生成co。其中，乙醇、甲醇高溫分解產(chǎn)生co；h2o2在高溫下分解水蒸氣和氧氣，水蒸氣和氧氣與碳反應(yīng)生成co；碳酸高溫分解產(chǎn)生co2和水，與碳反應(yīng)產(chǎn)生co。

11、因此，本發(fā)明提供了一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，與現(xiàn)有方法相比較，解決了碳化硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，生長(zhǎng)速率較慢，碳硅比不平衡，晶錠厚度較薄的問(wèn)題，提高了晶體生長(zhǎng)速率，縮短了晶體生長(zhǎng)周期，降低了成本，提高了晶體生長(zhǎng)厚度，增加了產(chǎn)能。

12、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，其特征在于：在碳化硅pvt生長(zhǎng)過(guò)程中在氣氛中引入co分壓，以co為傳輸劑，提高碳化硅粉中碳組分傳輸效率，從而提高碳化硅單晶生長(zhǎng)速率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述co引入方法包括直接通入co或反應(yīng)生成co。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述反應(yīng)生成co的方法包括加入高熔沸點(diǎn)固體氧化物或通入外加氣體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述高熔沸點(diǎn)固體氧化物為二氧化硅、氧化鋯或氧化鉭中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高pvt法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述外加氣體為氬氧混合氣體、氦氧混合氣體、co2、水蒸氣、乙醇、甲醇、h2o2、臭氧、碳酸中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高PVT法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。在碳化硅PVT生長(zhǎng)過(guò)程中在氣氛中引入CO分壓，并提供了CO的引入方法，包括直接通入CO或加入高熔沸點(diǎn)固體氧化物或通入外加氣體反應(yīng)生成CO；所述高熔沸點(diǎn)固體氧化物為二氧化硅、氧化鋯或氧化鉭中的一種；所述外加氣體為氬氧混合氣體、氦氧混合氣體、CO<subgt;2</subgt;、水蒸氣、乙醇、甲醇、H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;、臭氧、碳酸中的一種。本發(fā)明提供的一種提高PVT法碳化硅單晶生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)方法，在碳化硅PVT生長(zhǎng)過(guò)程中在氣氛中引入CO分壓，以CO為傳輸劑，提高碳化硅粉中碳組分傳輸效率，從而提高碳化硅單晶生長(zhǎng)速率。

技術(shù)研發(fā)人員：徐永寬,劉俊平,陳建麗,馬文成,齊小芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12