Спосіб вирощування зливків кристалів карбіду кремнію

Запропонований винахід відноситься до області вирощування кристалів високотемпературних матеріалів, зокрема кристалів карбіду кремнію, і може бути використаний в напівпровідниковій промисловості для виготовлення спеціальних діодів, терморезисторів та інших сенсорних пристроїв. Відомий спосіб вирощування кристалів карбіду кремнію з парової фази, на затравці, при якому для забезпечення росту великих кристалів з парової фази необхідне створення в камері високої температури, що забезпечує випаровування карбіду кремнію [1]. Недоліком відомого способу є те, що формуються одразу декілька кристалографічних політипів карбіду кремнію. Найбільш близьким до поданого технічного рішення, прийнятому за прототип, є спосіб вирощування великих кристалів карбіду кремнію [2], при якому в гра фітовий реактор завантажують сировину (порошок карбіду кремнію), на спеціальному графітовому тримачі, розташованому всередині реактора, закріплюють затравочний кристал карбіду кремнію, вакуумують реактор, напускають інертний газ, нагрівають сировину до температури випаровування вихідного порошку карбіду кремнію (2250¸23500С), а затравочний кристал до температури (2150¸22500С) меншої, ніж для сировини, плавно відкачують, що забезпечує створення контрольованого потоку випарюваного карбіду кремнію до поверхні зростаючого кристалу і його контрольований епітаксіальний ріст. При такому режимі проводять витримку (приблизно 100 годин) для вирощування великого кристала. Конструкція реактора, тримача кристала і системи нагрівання забезпечує створення градієнта температури (20¸50) градусів на сантиметр між сировиною і зростаючим кристалом. Реалізація даного винаходу дозволяє вирощува ти великі кристали карбіду кремнію одного кристалографічного політипу. Недоліком прототипу є те, що в зростаючому кристалі є дефекти, що ініціювались із графітового тримача. Найменші пори з графіту "проростають" у кристал за рахунок дифузійних процесів і надалі "проростають" у тіло зростаючого кристала. Такі дефекти мають вигляд "волосяних" cвіль (мікротрубок) і легко виявляються візуально у вирощених прозорих кристалах карбіду кремнію. Задачею запропонованого винаходу є підвищення якості кристалів карбіду кремнію. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вирощування великих кристалів карбіду кремнію, що включають завантаження в графітовий реактор порошку сировини карбіду кремнію, закріплення на графітовому тримачі затравочного кристала карбіду кремнію, вакуум ування, напуск інертного газу, нагрівання сировини до температури сублімації карбіду кремнію (2250¸22500C), а затравочного кристала до температури (2150¸22500C), повторне вакуумування і витримку, що відрізняється тим, що карбід кремнію закріплюють на графітовому тримачі через проміжну високо щільну графіто ву фольгу. Позитивний ефект від реалізації запропонованого технічного рішення пов'язаний з тим, що графітова фольга, яку отримують методом прокату спеціального графітового порошку має високо щільну структур у, в якій можливі дефекти розташовані вздовж прокату і не виходять на поверхню. У той же час, зовнішні поверхневі шари фольги при прокаті піддаються максимальним механічним деформаціям і мають практично 100% щільність (без пор та інших де фектів несуцільності). Для реалізації запропонованого способу нами був виготовлений графітовий реактор, конструктивно подібний реактору, описаному в прототипі. Затравочний кристал через графітову фольгу закріплювали на графітовому тримачі за допомогою послідовного приклеювання бакелітовим лаком із наступною сушкою і полімеризацією бакелітового лаку. Спочатку до тримача "приклеювали" графітову фольгу, а потім - затравочний кристал. У якості інертного газу використовували аргон. Для порівняння проводили вирощування в аналогічних умовах, однак затравочний кристал попередньо закріплювали на тримачі без проміжної фольги. Після вирощування і візуального контролю отриманих кристалів було встановлено, що запропонований спосіб забезпечував зменшення дефектів у 2¸3 рази. Література 1. J. A. Leiy, Ber. Dtsch. Keram. Ges. ,1955,v.32, pp.229-231; 2. US Patent, N4866005 Sep. 12, 1989 Int. CL -H01L21/205, H01L21/36; US Cl -437/100; 148/DIG. 21; Sublimation of silicon carbide to produce large, device quality single crystals of silicon carbide, R. Edavis, С.Н. Carter, С.Е. Hunter.