科创中国
一种用于PVT法生长SiC单晶的装料装置的制作方法
发布时间:
2022-10-28
截止日期:2022-11-30
价格 双方协商
地区： 河北省 保定市 竞秀区
需求方： 河北***公司
行业领域
新材料技术
需求背景
碳化硅（SiC）材料是功率半导体行业主要进步发展方向，用于制作功率器件，可显着提高电能利用率。可预见的未来内，新能源汽车是碳化硅功率器件的主要应用场景。特斯拉作为技术先驱，已率先在Model 3中集成全碳化硅模块，其他一线车企亦皆计划扩大碳化硅的应用。随着碳化硅器件制造成本的日渐降低、工艺技术的逐步成熟，碳化硅功率器件行业未来可期。作为第三代半导体材料，由于SiC具有宽禁带、高热导率、高电子饱和迁移速率、高击穿电场等诸多优异性能，碳化硅半导体已经成为国际上公认的将引领电力电子，特别是大功率电力电子是下一个50年的最佳电子材料，可用于制作新一代高效节能的电力电子器件，广泛应用于国民经济的各个领域。
需解决的主要技术难题
1.目前国际上采用的PVT法生长SiC单晶的过程中，生长室内的温度由坩埚壁向内传递，随着反应的进行，靠近石墨坩埚壁的SiC原料比内部SiC原料碳化严重，进而形成碳包裹物导致晶体缺陷，这就严重影响了SiC器件的特性。
2.在现有技术中通常使用如碳化钽涂层等做石墨件的保护层，降低生长组分中Si蒸汽对石墨件的腐蚀，从而减少包裹物的产生。但是，钽等金属价格比较昂贵，做成坩埚涂层等增加额外的工艺过程，造成成本增加。
3.现有技术在实施过程中的环境容易引入额外杂质，对晶体成晶质量造成隐患。在生长腔内使用多孔石墨网来阻挡碳颗粒的输运，虽然能减少到达晶体生长面的碳颗粒浓度和减少包裹物的生成。但是，生长腔内的多孔石墨网处会有SiC晶体结晶，阻挡了粉料中SiC气相组分的向上输运，生长速率大大降低，影响了产率。
期望实现的主要技术目标
1、能够实现一种用于PVT法生长SiC单晶的装料装置；
2、能够实现一种用于PVT法生长SiC单晶的装料装置的制作方法，属于晶体生长领域；
3、能够实现一种装置包括坩埚和用于将坩埚内部空间的侧部和中部隔开的辅助装料装置。该装料装置中不同颗粒大小的原料在坩埚内摆放的位置不同，所起的作用也不同，大颗粒原料在边缘，可以增加坩埚内侧部原料区域的热导率，降低边缘局部过热产生的原料碳化，小颗粒原料在表面，填缝能力强，可以有效的阻挡底部碳化的C颗粒向上输运。这种装料装置可有效减少晶体中的包裹物，提高晶体质量，还可以使晶体生长更厚，增加产量，同时不引入新材料或新装置，不增加额外生产成本。
需求解析
解析单位：河北省保定市 解析时间：2023-06-01
涂媛
保定市知识产权协会
部长
综合评价
此需求描述已足够清晰，需解决 目前常规的技术会对晶片两表面造成至少40微米的损伤，腐蚀后的晶片要重新进行抛光才可再利用，且高达500摄氏度的熔融态的KOH不但对晶片破坏率大，以及开放状态下的熔融态强碱对操作人员有潜在的危险。
在切片前对滚圆后的晶锭进行两次定向，磨出两个大小不同的直面，称为主副定位边，切片后按主副定位边排序确定硅碳面。但是这就需要进行两次定向磨定位边，为了分清主副，要把主定位边磨到副定位边长度的二倍之多，既费成本，又损晶锭。现有技术的另一缺点是用此晶片做籽晶所长的晶锭单晶区域不够圆且靠近主副定位边处缺陷相比其他区域较多，再者一但晶片破裂很难通过此法辨别其极性。期望实现需要能够提供一种用于辨别碳化硅晶片硅碳面的方法，包括以下步骤：将机械精抛后的碳化硅晶片硅碳面进行化学抛光；在将化学抛光后的碳化硅晶片硅碳面用原子力显微镜测试其表面，在原子力显微镜上显示出所测试表面的粗糙度数值；若显示出的粗糙度数值在0.10～0.50nm之间，则所测试的表面为硅面；若显示出的粗糙度在0.80～3.00nm之间，则所测试的表面为碳面。
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