【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及碳化硅單晶生長領域，特別涉及一種碳化硅單晶生長方法和坩堝。
技術介紹
1、碳化硅（sic）具有寬帶隙、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高熱導率等優異性能，在新能源汽車、光伏和5g通訊等領域具有重要的應用。目前應用廣泛的4h-sic單晶通常通過籽晶生長的方式獲得。
2、目前常通過氣相法或液相法生長碳化硅單晶。其中液相法由于工藝溫度低、原料成本低、生長時會發生微管愈合與位錯轉換使晶體質量較高、較為容易生長p型碳化硅等優勢，成為當前研究的熱點。傳統的液相法中以含有硅和碳的長晶熔體作為元素的載體，在長晶熔體內形成由底部到液面處溫度遞減的溫度梯度，通過籽晶沿中軸旋轉形成液流，液流內的碳由于降溫發生過飽和，攜帶硅元素析出。實現了碳化硅單晶的生長。然而應用于離軸籽晶時，由于液流的流動方向與離軸籽晶不同區域的臺階的相對方向不同，籽晶表面部分區域為反平行流生長模式，另外部分區域為平行流生長模式。在反平行流區域，溶質向臺階階梯和臺階表面的運輸較為均勻，這樣可以保證臺階向溶液的推進速度較為一致，從而保證后續反平行流生長模式的穩定。而在平行流區域，溶質更容易運輸到臺階表面處，這樣更容易發生臺階聚并現象，導致晶體表面的粗糙度上升。當繼續進行晶體生長時，會出現溝槽、溶劑夾雜等缺陷。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種抑制晶錠表面分區的碳化硅單晶生長方法和坩堝。
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種碳化硅單晶生長方法，包括：p>
4、向坩堝中加入混合原料；
5、加熱所述坩堝至加熱溫度，使所述坩堝內的所述混合原料熔融形成長晶熔體，且所述長晶熔體液面處具有溫度低于所述加熱溫度的低溫區；
6、使所述坩堝沿其中軸可控地旋轉，在所述長晶熔體的液面處形成沿圓周軌跡的第一方向流動的搬運液流；
7、將若干離軸碳化硅籽晶置入所述坩堝，使所述籽晶與所述長晶熔體的所述低溫區接觸，所述籽晶遠離所述搬運液流的圓心處，且所述籽晶的臺階方向與所述第一方向相反；
8、提拉所述籽晶，得到碳化硅單晶。
9、可選地，所述坩堝構造成圓環狀，具有同軸設置的內環壁和外環壁，同時加熱所述坩堝的所述內環壁和所述外環壁，在所述內環壁和所述外環壁之間形成所述低溫區。
10、可選地，所述坩堝的旋轉速度為1rpm～100rpm中的任一值。
11、可選地，所述坩堝的所述外環壁的外壁溫度為第一溫度，所述坩堝的所述內環壁的外壁溫度為第二溫度，所述第一溫度與所述第二溫度的差值為0℃～5℃中的任一值。
12、可選地，所述籽晶的圓心處與所述坩堝的所述外環壁的距離為第一距離，所述籽晶的圓心處與所述坩堝的所述內環壁的距離為第二距離，所述第一距離與所述第二距離比值為0.9～1.1中的任一值。
13、可選地，所述長晶熔體中包括硅和碳，還包括鉻、鋁、鐵、鈦、錫和鈰中的一種或多種。
14、第二方面，本專利技術還提供了一種應用于上述方法的坩堝，包括鍋體、內加熱器和外加熱器，所述鍋體構造為頂部開口的圓環狀，且由石墨構造，所述鍋體包括同軸設置且相互連接的內環壁和外環壁，所述內加熱器連接于所述鍋體的所述內環壁的外壁，所述外加熱器連接于所述鍋體的所述外環壁的外壁，所述鍋體配置成沿其中軸可控地旋轉。
15、可選地，所述內加熱器和所述外加熱器相互獨立控制。
16、可選地，所述內加熱器和所述外加熱器均為電阻加熱器。
17、可選地，所述坩堝還包括控制器、內傳感器和外傳感器，所述內傳感器和所述外傳感器均為溫度傳感器，且與所述控制器電連接，若干所述內傳感器均設置于所述鍋體的所述內環壁的外壁，若干所述外傳感器均設置于所述鍋體的所述外環壁的外壁。
18、根據本專利技術的第一方面，通過加熱坩堝使坩堝內的混合原料熔融，并使碳充分溶解至飽和，形成長晶熔體。由于熱量在傳遞過程中發生損耗，導致坩堝內液面處中部的位置溫度較低，形成低溫區。通過使坩堝旋轉，形成沿圓周方向流動的搬運液流。將籽晶與低溫區接觸，并使籽晶遠離搬運液流的圓心處，使與籽晶接觸的搬運液流方向一致，且使籽晶各區域的臺階方向均與搬運液流方向相反，從而使籽晶的各區域均為反平行流生長模式，有助于提高單晶的質量，減少缺陷。
19、進一步的，將坩堝構造成圓環形，并同步加熱內環壁和外環壁，有助于形成圓環狀的低溫區，且使低溫區內溫度分布均勻，有助于籽晶表面均勻生長碳化硅單晶。
20、根據本專利技術的第二方面，通過在環形的石墨鍋體的內環壁和外環壁的內壁上分別設置加熱器，便于通過加熱形成水平方向的溫度梯度，且便于在鍋體內長晶熔體的液面處形成強制對流，從而便于向長晶熔體中補充碳，在坩堝內環壁和外環壁的內壁周圍形成碳的飽和溶液，使長晶熔體在籽晶表面發生過飽和，便于碳化硅在強制對流的作用下于籽晶表面析出，有助于單晶的形成。
21、上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
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1.一種碳化硅單晶生長方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述坩堝構造成圓環狀，具有同軸設置的內環壁（11）和外環壁（12），同時加熱所述坩堝的所述內環壁（11）和所述外環壁（12），在所述內環壁（11）和所述外環壁（12）之間形成所述低溫區。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述坩堝的旋轉速度為1rpm～100rpm中的任一值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述坩堝的所述外環壁（12）的外壁溫度為第一溫度，所述坩堝的所述內環壁（11）的外壁溫度為第二溫度，所述第一溫度與所述第二溫度的差值為0℃～5℃中的任一值。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述籽晶（102）的圓心處與所述坩堝的所述外環壁（12）的距離為第一距離，所述籽晶（102）的圓心處與所述坩堝的所述內環壁（11）的距離為第二距離，所述第一距離與所述第二距離比值為0.9～1.1中的任一值。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述長晶熔體（101）中包括硅和碳，還包括鉻、鋁、鐵、鈦、錫和鈰中的一種或多
7.一種用于實現權利要求1-6中任一項所述的碳化硅單晶生長方法的坩堝，其特征在于，包括鍋體（1）、內加熱器（2）和外加熱器（3），所述鍋體（1）構造為頂部開口的圓環狀，且由石墨構造，所述鍋體（1）包括同軸設置且相互連接的內環壁（11）和外環壁（12），所述內加熱器（2）連接于所述鍋體（1）的所述內環壁（11）的外壁，所述外加熱器（3）連接于所述鍋體（1）的所述外環壁（12）的外壁，所述鍋體（1）配置成沿其中軸可控地旋轉。
8.如權利要求7所述的坩堝，其特征在于，所述內加熱器（2）和所述外加熱器（3）相互獨立控制。
9.如權利要求7所述的坩堝，其特征在于，所述內加熱器（2）和所述外加熱器（3）均為電阻加熱器。
10.如權利要求7所述的坩堝，其特征在于，還包括控制器、內傳感器和外傳感器，所述內傳感器和所述外傳感器均為溫度傳感器，且與所述控制器電連接，若干所述內傳感器均設置于所述鍋體（1）的所述內環壁（11）的外壁，若干所述外傳感器均設置于所述鍋體（1）的所述外環壁（12）的外壁。
...【技術特征摘要】
1.一種碳化硅單晶生長方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述坩堝構造成圓環狀，具有同軸設置的內環壁（11）和外環壁（12），同時加熱所述坩堝的所述內環壁（11）和所述外環壁（12），在所述內環壁（11）和所述外環壁（12）之間形成所述低溫區。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述坩堝的旋轉速度為1rpm～100rpm中的任一值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述坩堝的所述外環壁（12）的外壁溫度為第一溫度，所述坩堝的所述內環壁（11）的外壁溫度為第二溫度，所述第一溫度與所述第二溫度的差值為0℃～5℃中的任一值。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述籽晶（102）的圓心處與所述坩堝的所述外環壁（12）的距離為第一距離，所述籽晶（102）的圓心處與所述坩堝的所述內環壁（11）的距離為第二距離，所述第一距離與所述第二距離比值為0.9～1.1中的任一值。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述長晶熔體（101）中包括硅和碳，還包括鉻、鋁、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊倩倩，劉源，周杰，蘇奕霖，況家儀，梁剛強，
申請(專利權)人：蘇州清研半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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