CN108977885A - 一种基于LPE法生产SiC的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LPE法生产SiC的工艺，包括以下步骤：S1、首先硅和碳的单质在2000℃‑2500℃的惰性气体中加热，使得硅和碳的单质溶解在碱金属熔剂中；S2、溶解后的硅和碳的单质在碱金属熔剂发生化学反应，形成碳化硅单晶。该工艺操作简单，大大降低了SiC的生产成本，可以以低成本生产大的块状碳化硅单晶，大大提高了SiC的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及SiC生产技术领域，特别涉及一种基于LPE法生产SiC的工艺。
背景技术
碳化硅(SiC)单晶是具有宽带隙，高导热率，高绝缘电场和高饱和电子速度的有前途的半导体材料，由于这些特性，由碳化硅单晶制造的半导体器件能够在高工作温度下以高速和高输出电平工作，因此这种半导体器件有望用于车载功率器件和能量器件，现有技术中SiC生产工艺复杂、技术要求较高，从而使得SiC的生产成本居高不下，从而限制了SiC的应用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于LPE法生产SiC的工艺，以解决现有技术中SiC生产工艺复杂、技术要求较高，使得SiC的生产成本居高不下的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于LPE法生产SiC的工艺，包括以下步骤：
S1、首先硅和碳的单质在2000℃-2500℃的惰性气体中加热，使得硅和碳的单质溶解在碱金属熔剂中；
S2、溶解后的硅和碳的单质在碱金属熔剂发生化学反应，形成碳化硅单晶。
进一步地，所述碳化硅单晶是2H-SiC单晶或3C-SiC单晶。
进一步地，通过冷却溶解有硅和碳的碱金属熔剂来得到碳化硅单晶。
进一步地，通过加热所述硅，所述碳和所述碱金属将所述硅和所述碳溶解在所述碱金属熔剂中，并且将所述加热状态保持特定的时间长度，然后降低加热温度以冷却碱金属熔剂。
进一步地，所述碱金属溶剂由锂(Li)、钠(Na)和钾(K)组成。
进一步地，所述碳的基材料为石墨。
与现有技术相比，本发明产生了以下有益效果：本发明的一种基于LPE法生产SiC的工艺，该工艺操作简单，大大降低了SiC的生产成本，可以以低成本生产大的块状碳化硅单晶，大大提高了SiC的应用范围。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的优选实施例一提供了一种基于LPE法生产SiC的工艺，包括以下步骤：
S1、首先硅和碳的单质在2000℃-2500℃的惰性气体中加热，惰性气体包括氩(Ar)气和烃类气体如甲烷和丙烷，但优选氩气，使得硅和碳的单质溶解在碱金属熔剂中；
S2、溶解后的硅和碳的单质在碱金属熔剂发生化学反应，形成碳化硅单晶。
优选的，所述碳化硅单晶是2H-SiC单晶或3C-SiC单晶，优选使用预先准备好的碳化硅晶体作为籽晶，并将该晶种用作生长新的碳化硅单晶的核，晶种优选为基板的形式，在这种情况下，它可以是在不同材料的基板表面上形成为薄膜的晶种。
优选的，通过加热所述硅，所述碳和所述碱金属将所述硅和所述碳溶解在所述碱金属熔剂中，并且将所述加热状态保持特定的时间长度，然后降低加热温度以冷却碱金属熔剂。加热硅，碳和碱金属以溶解碱金属熔剂中的硅和碳，并且该加热状态保持特定的时间长度，然后降低加热温度以冷却碱金属熔剂，以下将该方法称为“降温方法”，在该降温方法中，对加热处理的初始温度(生长初始温度)，降低后的最终温度，降温速度等没有特别限制。
优选的，所述碱金属溶剂由锂(Li)、钠(Na)和钾(K)组成。优选碱金属熔剂包含锂(Li)，并且焊剂可以包括其他碱金属，例如钠(Na)或钾(K)，或其他元素，例如碱土金属(例如钙(Ca))。
优选的，所述碳的基材料为石墨。石墨(graphite)是一种结晶形碳。六方晶系,为铁墨色至深灰色，密度2.25克/厘米3,硬度1.5,溶点3652℃,沸点4827℃。质软,有滑腻感,可导电。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：该工艺操作简单，大大降低了SiC的生产成本，可以以低成本生产大的块状碳化硅单晶，大大提高了SiC的应用范围。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先硅和碳的单质在2000℃-2500℃的惰性气体中加热，使得硅和碳的单质溶解在碱金属熔剂中；
S2、溶解后的硅和碳的单质在碱金属熔剂发生化学反应，形成碳化硅单晶。
2.根据权利要求1所述的一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于：所述碳化硅单晶是2H-SiC单晶或3C-SiC单晶。
3.根据权利要求1所述的一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于：通过冷却溶解有硅和碳的碱金属熔剂来得到碳化硅单晶。
4.根据权利要求3所述的一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于：通过加热所述硅，所述碳和所述碱金属将所述硅和所述碳溶解在所述碱金属熔剂中，并且将所述加热状态保持特定的时间长度，然后降低加热温度以冷却碱金属熔剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于：所述碱金属溶剂由锂(Li)、钠(Na)和钾(K)组成。
6.根据权利要求1所述的一种基于LPE法生产SiC的工艺，其特征在于：所述碳的基材料为石墨。
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