【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及晶體生長，具體涉及一種sic單晶襯底中的微管治愈方法及裝置。
技術介紹
1、碳化硅(sic)是第三代半導體材料的典型代表，由于其優異的綜合性能，基于sic的器件能在高溫、高壓、強輻射的極端環境下工作，在電力電子和微波通信領域具有廣闊的應用前景。
2、物理氣相傳輸法(physical?vapor?transport-pvt)是目前生長sic單晶的主流方法，所生長的sic單晶有n型和半絕緣型。其中n型sic單晶襯底主要用于制備高功率電力電子器件；而半絕緣sic單晶襯底主要用于制備高功率微波器件。經過多年的技術發展，pvt法生長sic單晶技術日臻成熟，目前國際主流sic單晶襯底供應商已經能提供8英寸襯底，但襯底中的結構缺陷仍然影響器件的成品率。例如：微管被稱為器件的殺手型缺陷，帶有微管的器件在電壓的作用下會很快被擊穿，因此單晶中的微管缺陷必須予以消除。微管本質上來說是一種柏格斯矢量巨大的螺位錯，也稱為超級螺位錯。正是由于這種超級螺位錯引起的巨大應變能，無法通過調整原子的位置來釋放，而只能通過蒸發超螺位錯中心附近區域的物質來釋放。微管的延伸方向平行于[0001]，中心區域為直徑幾十納米～幾十微米的空心管。
3、對于單晶生長來說，由于微管的延伸方向與單晶生長方向基本一致，籽晶內一旦存在微管缺陷，在生長過程中會延伸到新生長的單晶中，且永不消失。用這樣的單晶加工成籽晶，籽晶中又帶有微管，循環往復，就無法生長無微管的sic單晶。因此微管治愈的終極意義在于可以生長出無微管的sic單晶。
1、本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種sic單晶襯底中的微管治愈方法及裝置，本專利技術通過微管治愈方法及裝置對sic單晶襯底中的微管進行治愈，制備出完全無微管的sic單晶襯底。使用本專利技術方法及裝置，可以大大提高sic單晶的成品率和襯底的有效使用面積。
2、本專利技術提供一種sic單晶襯底中的微管治愈方法，包括：
3、步驟一，將硅粉與金屬cr置于sic單晶襯底微管治愈裝置的石墨坩堝中，用石墨坩堝上方的石墨夾具將sic單晶襯底緊固，以使襯底的上表面無覆蓋物，并控制石墨夾具上部連接的中心桿將sic單晶襯底移動至石墨坩堝上方；
4、步驟二，將sic單晶襯底微管治愈裝置置于sic單晶生長爐的爐腔中，密封后抽真空，當真空度達到1×10-4～1×10-2pa，向爐腔內充惰性氣體，使爐腔壓力保持在600～1500mbar；
5、步驟三，將sic單晶生長爐升溫至1500～1800℃，使硅粉與石墨坩堝內壁反應生成sic熔液，繼續升溫，當熔液液面溫度達到1800～2100℃時，保溫2～5h；
6、步驟四，將所述中心桿向下移動至sic單晶襯底下表面與熔液液面一致的位置，停止移動；
7、步驟五，保持步驟四狀態0.5～5h后，將中心桿上移使sic單晶襯底下表面在熔液液面上方10～100mm處停止移動；
8、步驟六，將sic單晶生長爐溫度降至室溫，開爐取出sic單晶襯底，得無微管sic單晶襯底。
9、進一步地，本專利技術步驟二中限定真空度的范圍是因為真空度數值保持較低的范圍，可有效保護石墨材料，真空度數值過大，石墨坩堝及其保溫的壽命就會縮短。
10、步驟二中限定爐腔壓力是因為這個參數主要是控制熔液揮發，若壓力太低，則熔液揮發嚴重，但壓力太高，由于sic單晶時，爐腔需要承受壓力，則易造成爐腔泄漏。
11、步驟三中，當熔液液面溫度達到1800～2100℃時，保溫2～5h的目的是保持熔液液面溫度穩定，以及使熔液處于熱平衡的狀態再進行后續步驟。
12、在一些實施例中，所述步驟一中，所述sic單晶襯底經過切割、研磨、雙面拋光處理；所述sic單晶襯底存在貫穿襯底的微管；所述中心桿將sic單晶襯底移動至石墨坩堝上方90～100mm。
13、在一些實施例中，步驟三中，石墨坩堝中軸向溫度梯度控制在10～15℃/cm。
14、在一些實施例中，惰性氣體為氬氣或氦氣。
15、在一些實施例中，所述步驟六中，sic單晶生長爐10～20h后降至室溫，將爐腔抽真空后充入惰性氣體，使爐腔壓力為1000mbar后再取出sic單晶襯底。
16、本專利技術提供一種sic單晶襯底微管治愈裝置，包括：石墨坩堝和sic單晶襯底夾持裝置；
17、其中，所述石墨坩堝開口朝上，所述sic單晶襯底夾持裝置位于石墨坩堝上方，且能帶動sic單晶襯底向下移動，以使sic單晶襯底下表面接觸石墨坩堝內的熔液液面，和/或，帶動sic單晶襯底向上移動，以使sic單晶襯底下表面與石墨坩堝內的熔液液面分離。
18、在一些實施例中，所述sic單晶襯底夾持裝置包括用于夾持sic單晶襯底的石墨夾具，以及連接所述石墨夾具的中心桿，所述中心桿用于帶動石墨夾具上下移動。
19、在一些實施例中，所述石墨夾具包括圓盤、多個緊固爪和螺桿；
20、其中，多個緊固爪設置在圓盤朝向石墨坩堝的一側，且緊固爪的抓取末端向石墨坩堝方向延伸，所述緊固爪的抓取末端連接用于固定sic單晶襯底的螺桿。
21、在一些實施例中，所述多個緊固爪以圓盤中心對稱或非對稱分布。
22、進一步的緊固爪可以為4個對稱的緊固爪，與對應的螺桿通過螺紋連接。
23、在sic單晶襯底被夾持狀態下，所述螺桿頂緊在sic單晶襯底的側面，使襯底的上表面無覆蓋物，使微管內的空氣可以全部排出。
24、在一些實施例中，所述石墨中心桿與所述石墨夾具的圓盤中心連接。進一步的，石墨中心桿與石墨夾具圓盤中心通過螺紋連接。石墨中心桿可為圓柱形。
25、有益效果：
26、本專利技術提供一種sic單晶襯底中的微管治愈方法及裝置，可以使微管內的空氣全部排出，制備出完全無微管的sic單晶襯底。再利用該sic單晶襯底進行單晶生長，獲得無微管sic單晶。使用本專利技術的微管治愈方法及裝置，可以有效提高sic單晶的成品率和襯底的有效使用面積。
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1.一種SiC單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種SiC單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟一中，所述SiC單晶襯底經過切割、研磨、雙面拋光處理；所述SiC單晶襯底存在貫穿襯底的微管；所述中心桿將SiC單晶襯底移動至石墨坩堝上方90～100mm。
3.根據權利要求1所述的一種SiC單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟三中，石墨坩堝中軸向溫度梯度控制在10～15℃/cm。
4.根據權利要求1所述的一種SiC單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟六中，SiC單晶生長爐經過10～20h降至室溫，將爐腔抽真空后充入惰性氣體，使爐腔壓力為1000mbar后再取出SiC單晶襯底。
5.一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，包括石墨坩堝和SiC單晶襯底夾持裝置；
6.根據權利要求5所述的一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，所述SiC單晶襯底夾持裝置包括用于夾持SiC單晶襯底的石墨夾具，以及連接所述石墨夾具的中心桿，所述中心桿用于帶動石墨夾具上下移動。>
7.根據權利要求6所述的一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，所述石墨夾具包括圓盤、多個緊固爪和螺桿；
8.根據權利要求7所述的一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，所述多個緊固爪以圓盤中心對稱或非對稱分布。
9.根據權利要求7所述的一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，在SiC單晶襯底被夾持狀態下，所述螺桿頂緊在SiC單晶襯底的側面。
10.根據權利要求7所述的一種SiC單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，所述石墨中心桿與所述石墨夾具的圓盤中心連接。
...【技術特征摘要】
1.一種sic單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種sic單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟一中，所述sic單晶襯底經過切割、研磨、雙面拋光處理；所述sic單晶襯底存在貫穿襯底的微管；所述中心桿將sic單晶襯底移動至石墨坩堝上方90～100mm。
3.根據權利要求1所述的一種sic單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟三中，石墨坩堝中軸向溫度梯度控制在10～15℃/cm。
4.根據權利要求1所述的一種sic單晶襯底中的微管治愈方法，其特征在于，所述步驟六中，sic單晶生長爐經過10～20h降至室溫，將爐腔抽真空后充入惰性氣體，使爐腔壓力為1000mbar后再取出sic單晶襯底。
5.一種sic單晶襯底微管治愈裝置，其特征在于，包括石墨坩堝和si...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐南，請求不公布姓名，于國建，
申請(專利權)人：廣州南砂晶圓半導體技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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