一种制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统及方法与流程

技术特征：
1.一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，包括坩埚本体（10）以及位于坩埚本体（10）上方的坩埚盖（20），其特征在于，还包括：籽晶支撑结构（30），其由若干均匀分布于坩埚本体（10）内壁的支撑棒（31）构成；圆筒式加热器（40），其设置在坩埚本体（10）的外侧，且可沿竖直方向调节高度。2.根据权利要求1所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，其特征在于，所述支撑棒（31）由石墨构成。3.根据权利要求1或2所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，其特征在于，所述支撑棒（31）的数量为4~6个。4.根据权利要求3所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，其特征在于，所述支撑棒（31）的长度大于籽晶边缘与坩埚内壁之间的间隙。5.根据权利要求1所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，其特征在于，所述圆筒式加热器（40）与坩埚本体（10）外壁之间存在间隙。6.根据权利要求1所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统，其特征在于，所述坩埚本体（10）的外部还包覆有一层石墨保温棉毡（50）；所述石墨保温棉毡（50）的外部设置有用于对坩埚本体（10）加热的电磁线圈（60）。7.一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭的方法，其特征在于，其基于权利要求1~6中任意一项所述的生长系统，具体包括以下步骤：（s.1）将圆筒式加热器（40）移动至坩埚本体（10）上部；（s.2）将碳化硅粉源颗粒装填入坩埚本体（10）内，并且放置籽晶于籽晶支撑结构（30）上，盖上坩埚盖（20）；（s.3）打开真空泵，将坩埚本体（10）内部抽真空，抽真空完成后通入保护气体，预设生长温度，电磁线圈（60）通电进行加热；（s.4）按照程序梯度升温，使得在籽晶表面生长碳化硅晶体；（s.5）关闭电磁线圈电源，将圆筒式加热器（40）移动至坩埚本体（10）外侧上部，通过控制圆筒式加热器（40）对碳化硅晶体进行第一阶段降温直至达到目标温度，随后碳化硅晶体随炉自然冷却。8.根据权利要求7所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭的方法，其特征在于，所述步骤（s.4）中梯度升温程序如下所示：第一升温阶段预设温度为1650k~1740 k，第一升温阶段预设时间为15~30min；第二升温阶段预设温度为2185 k ~2285 k，第二升温阶段预设时间为24h~36h第三升温阶段预设温度为2300 k ~2400 k，第三升温阶段预设时间为8~12h。9.根据权利要求7所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭的方
法，其特征在于，所述步骤（s.5）中待碳化硅晶体稳定生长100h后，关闭电磁线圈电源；第一阶段降温开始2h后晶体温度由2350k降低至1750k。10.根据权利要求7或9所述的一种物理气相法制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭的方法，其特征在于，所述步骤（s.5）中第一阶段降温的温降速率为3k/min；自然冷却过程中，降温速率为0.3k/min。

技术总结
本发明涉及晶体生长领域，具体涉及一种制备低基平面位错的碳化硅单晶晶锭生长系统及方法，所述生长系统包括坩埚本体以及位于坩埚本体上方的坩埚盖，还包括籽晶支撑结构，其由若干均匀分布于坩埚本体内壁的支撑棒构成；圆筒式加热器，其设置在坩埚本体的外侧，且可沿竖直方向调节高度。本发明通过将籽晶的布置方式由粘贴固定式改为支撑式，可以减少由于粘结固定造成的籽晶内部应力增加，进而降低晶体内部的位错密度，同时通过设置圆筒式电阻加热器，可以在晶体生长结束后，通过调整功率变化速度，从而控制碳化硅晶体降温速率，能够有效减少因温度变化速率不合理导致的位错密度增加问题。加问题。加问题。


技术研发人员：高冰 叶宏亮 李俊
受保护的技术使用者：浙江晶越半导体有限公司
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2022/12/30