專利名稱：一種單晶隨爐等溫退火方法及工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于單晶制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束后的退火方法及工裝。
背景技術(shù)：
物理氣相傳輸法單晶生長時(shí)，要求有一定的溫度梯度作為結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力，但是生長結(jié)束之后降溫退火時(shí)，如果還是保持上述溫度梯度，就容易在單晶內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致單晶出現(xiàn)裂紋。另外，即使得到的單晶沒有宏觀應(yīng)力開裂，另行退火也會(huì)增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于避免上述物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后降溫退火導(dǎo)致單晶內(nèi)部的熱應(yīng)力并影響單晶品質(zhì)的問題，提供了一種簡化退火工藝及工裝，可以大大減少單晶熱應(yīng)力、降低單晶出現(xiàn)裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案
一種單晶隨爐等溫退火方法，在物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后，將坩堝頂部的散熱通道上加蓋保溫塞，同時(shí)降低加熱功率約10-70%，然后保溫1-48小時(shí)即達(dá)到退火起始溫度；最后采用等溫隨爐退火方法降到室溫，即得到熱應(yīng)力小的單晶。所述單晶為碳化硅、氮化鋁或其他性質(zhì)類似的單晶。一種單晶隨爐等溫退火工裝，包括坩堝，所述坩堝頂部設(shè)散熱通道，在所述散熱通道上方設(shè)置一保溫塞，所述保溫塞或坩堝上下移動(dòng)。進(jìn)一步地，所述單晶為碳化硅、氮化鋁或其他性質(zhì)類似的單晶。在物理氣相傳輸法單晶生長之時(shí)，保溫塞與散熱通道的距離為10mm-400mm。物理氣相傳輸法單晶生長開始之前，先將保溫塞與散熱通道上下分開 10mm-400mm,以利于籽晶散熱，使單晶生長時(shí)有溫度梯度。生長結(jié)束之后需退火時(shí)，降低下保溫塞(或上升坩堝)，以蓋緊散熱通道，并同時(shí)適當(dāng)降低加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華；然后保溫一段時(shí)間，使單晶整體均勻地達(dá)到退火起始溫度，利用單晶在高溫下的范性形變來消除生長時(shí)的熱應(yīng)力；最后采用等溫隨爐退火的方法降到室溫，得到?jīng)]有(或具有很小)熱應(yīng)力的單晶。與帶著溫度梯度降溫、另行退火的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不但可以大大減少單晶熱應(yīng)力、降低單晶出現(xiàn)裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，而且單晶生長之后隨爐退火完畢即可直接進(jìn)行加工，從而簡化了工藝、降低了成本。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
圖I是本發(fā)明單晶隨爐等溫退火工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。物理氣相傳輸法生長單晶的工裝，包括圖I所示的保溫筒I、坩堝2和散熱通道5， 坩堝2中放置原料3和籽晶4。實(shí)施例I :
在用物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶之前，預(yù)先將保溫塞6與散熱通道5分開約400mm 的距離，使單晶生長時(shí)有溫度梯度。生長結(jié)束之后，通過保溫塞6上端的拉桿7降下上述保溫塞6約400mm、蓋緊籽晶上部的散熱通道，并同時(shí)降低70%的加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華，然后保溫I小時(shí)，即可使單晶整體均勻地達(dá)到退火起始溫度，最后采用等溫隨爐退火的方法，在24小時(shí)內(nèi)降到室溫，得到?jīng)]有熱應(yīng)力的碳化硅單晶。而同樣條件下生長的碳化硅單晶，如果不降下保溫塞、而是帶著溫度梯度退火，得到的單晶則因?yàn)闊釕?yīng)力太大而開裂。實(shí)施例2:
在用物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶之前，預(yù)先將保溫塞6與散熱通道5分開約IOmm 的距離，使單晶生長時(shí)有溫度梯度。生長結(jié)束之后，通過保溫筒I底部的拉桿8上升坩堝2 約10mm、蓋緊籽晶上部的散熱通道，并同時(shí)降低10%的加熱功率，以免所長成的單晶因溫度過高而被升華，然后保溫48小時(shí)，即可使單晶整體均勻地達(dá)到退火起始溫度，最后采用等溫隨爐退火的方法，在24小時(shí)內(nèi)降到室溫，得到熱應(yīng)力很小的氮化鋁單晶。而同樣條件下生長的氮化鋁單晶，如果不采用上述等溫隨爐退火、而是帶著溫度梯度退火，得到的單晶則因?yàn)闊釕?yīng)力太大而開裂。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單晶隨爐等溫退火方法，其特征在于在物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后， 將坩堝頂部的散熱通道上加蓋保溫塞，同時(shí)降低加熱功率10-70%，然后保溫1-48小時(shí)；最后采用等溫隨爐退火方法降到室溫，即得到熱應(yīng)力小的單晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶隨爐等溫退火方法，其特征在于所述單晶為碳化硅、氮化鋁。
3.一種單晶隨爐等溫退火工裝，其特征在于包括坩堝，所述坩堝頂部設(shè)散熱通道，在所述散熱通道上方設(shè)置一保溫塞，所述保溫塞或坩堝可上下移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶隨爐等溫退火工裝，其特征在于所述單晶為碳化硅、氮化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶隨爐等溫退火工裝，其特征在于在物理氣相傳輸法單晶生長之時(shí)，保溫塞與散熱通道的距離為10mm-400mm。
全文摘要
一種單晶隨爐等溫退火方法及工裝，屬于單晶制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束后的退火方法及工裝。在物理氣相傳輸法單晶生長結(jié)束之后,將坩堝頂部的散熱通道上加蓋保溫塞，同時(shí)降低加熱功率約10-70%，然后保溫1-48小時(shí)；最后采用等溫隨爐退火方法降到室溫，即得到熱應(yīng)力小的單晶。此單晶隨爐等溫退火工裝包括坩堝，所述坩堝頂部設(shè)散熱通道，在所述散熱通道上方設(shè)置一保溫塞，所述保溫塞或坩堝可上下移動(dòng)。與帶著溫度梯度降溫、另行退火的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不但可以大大減少單晶熱應(yīng)力、降低單晶出現(xiàn)裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，而且單晶生長之后隨爐退火完畢即可直接進(jìn)行加工，從而簡化了工藝、降低了成本。
文檔編號(hào)C30B23/00GK102605421SQ20121009428
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者何麗娟, 倪代秦, 吳星, 李晉, 楊巍, 王雷, 趙巖, 馬曉亮 申請(qǐng)人:北京華進(jìn)創(chuàng)威電子有限公司