一种用液相法制备碳化硅的方法和制得的碳化硅与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及一种用液相法制备碳化硅的方法和制得的碳化硅。

背景技术：

1、液相法碳化硅晶体生长方法由于其晶体位错密度低、长晶成本低等优势，近年来逐渐受到业内关注。液相法制备工艺采用硅或硅合金熔体从坩埚中溶解碳，然后在籽晶生长面进行重结晶，从而完成晶体生长。

2、在生长碳化硅晶体时，往往需要掺杂元素，比如掺杂氮。但现有的原料熔体体系在生长碳化硅晶体时，其流场不够合理，导致生长晶体的液面位置处，中心熔体的对流较弱，导致掺杂不均匀的问题，进而导致碳化硅晶体质量较差。

3、鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供用液相法制备碳化硅的方法和碳化硅，该液相法制备工艺能够实现更加均匀的氮掺杂，提高碳化硅晶体生长质量。

2、本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请提供一种用液相法制备碳化硅的方法，包括：

4、将原料装入石墨坩埚，石墨坩埚的内表面包括沿径向从外向内延伸的曲线壁面，曲线壁面的母线为最速下降曲线；

5、加热原料以得到原料熔体；

6、将籽晶与原料熔体接触，并在惰性气体和氮气的混合气体中进行碳化硅晶体的生长。

7、在可选的实施方式中，石墨坩埚的内表面还包括周向延伸的竖直侧壁和位于石墨坩埚底部中心的底壁，底壁为圆形平面，底壁的直径为25～40mm，曲线壁面的上端连接竖直侧壁的下缘，曲线壁面的下端连接底壁的边缘。

8、在可选的实施方式中，原料按照摩尔份数计包括20～70份si、20～60份cr、1.5～2.3份al以及4～12份碱土金属，碱土金属为ca和mg中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，原料按照摩尔份数计包括6～9份碱土金属。

10、在可选的实施方式中，原料按照摩尔份数计还包括1～8份sn。

11、在可选的实施方式中，原料按照摩尔份数计包括35～55份si、30～45份cr、2份al、2～4份sn以及6～9份碱土金属。

12、在可选的实施方式中，加热原料以得到原料熔体的步骤，包括：

13、将原料在石墨坩埚中升温至1650～1750℃，保温10～60min。

14、在可选的实施方式中，混合气体的气压为0.1～0.14mpa。

15、在可选的实施方式中，将籽晶与原料熔体接触，并生长碳化硅晶体的步骤，包括：

16、将籽晶下降至接触原料熔体；

17、回熔预设时长后，以预设拉速进行提拉生长，预设时长为10～60min，预设拉速为0.05～0.15mm/h；

18、在生长出的碳化硅晶体达到目标厚度后，将碳化硅晶体与原料熔体拉脱。

19、第二方面，本申请提供一种碳化硅，由前述实施方式中任一项所述的用液相法制备碳化硅的方法制得。

20、本申请具有以下有益效果：

21、本申请实施例提供的用液相法制备碳化硅的方法包括：将原料装入石墨坩埚，石墨坩埚的内表面包括沿径向从外向内延伸的曲线壁面，曲线壁面的母线为最速下降曲线；加热原料以得到原料熔体；将籽晶与原料熔体接触，并在惰性气体和氮气的混合气体中进行碳化硅晶体的生长。通过设置曲线壁面的母线为最速下降曲线，能够增强原料熔体从边缘向中心流动的流速，在石墨坩埚中部形成较强的上升流股，加强原料熔体中心的对流强度。这样可以避免晶体生长过程中，中部位置的熔体对流明显弱于边缘位置的问题，从而提高碳化硅晶体的均匀性。因此，本申请提供的方法能够提高碳化硅晶体的生长质量。

22、本申请提供的碳化硅由上述的方法制得，因此具有更均匀的掺杂和更好的质量。

技术特征：

1.一种用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述石墨坩埚的内表面还包括周向延伸的竖直侧壁和位于所述石墨坩埚底部中心的底壁，所述底壁为圆形平面，所述底壁的直径为25～40mm，所述曲线壁面的上端连接所述竖直侧壁的下缘，所述曲线壁面的下端连接所述底壁的边缘。

3.根据权利要求1所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述原料按照摩尔份数计包括20～70份si、20～60份cr、1.5～2.3份al以及4～12份碱土金属，所述碱土金属为ca和mg中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述原料按照摩尔份数计包括6～9份碱土金属。

5.根据权利要求3所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述原料按照摩尔份数计还包括1～8份sn。

6.根据权利要求5所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述原料按照摩尔份数计包括35～55份si、30～45份cr、2份al、2～4份sn以及6～9份碱土金属。

7.根据权利要求1所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述加热所述原料以得到原料熔体的步骤，包括：

8.根据权利要求1所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，所述混合气体的气压为0.1～0.14mpa。

9.根据权利要求1所述的用液相法制备碳化硅的方法，其特征在于，将籽晶与所述原料熔体接触，并生长碳化硅晶体的步骤，包括：

10.权利要求1-9中任一项所述的用液相法制备碳化硅的方法制得的碳化硅。

技术总结
本申请公开了一种用液相法制备碳化硅的方法和制得的碳化硅，涉及半导体领域。用液相法制备碳化硅的方法包括：将原料装入石墨坩埚，石墨坩埚的内表面包括沿径向从外向内延伸的曲线壁面，曲线壁面的母线为最速下降曲线；加热原料以得到原料熔体；将籽晶与原料熔体接触，并在惰性气体和氮气的混合气体中进行碳化硅晶体的生长。通过设置曲线壁面的母线为最速下降曲线，能够增强原料熔体从边缘向中心流动的流速，在石墨坩埚中部形成较强的上升流股，加强原料熔体中心的对流强度。这样可以避免晶体生长过程中，中部位置的熔体对流明显弱于边缘位置的问题，从而提高碳化硅晶体的均匀性。

技术研发人员：林育仪
受保护的技术使用者：通威微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15