一种晶体与晶体托的分离方法与流程

本发明涉及晶体生长技术领域，具体涉及一种晶体与晶体托的分离方法。

背景技术：

碳化硅晶体材料是第三代半导体的代表，具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大和介电常数小及物理和化学性能稳定等优异特性，特别是具有优异的耐热性和耐氧化性，在大气中2050℃才开始分解。因此被认为是制造高温、高频、高压等大功率电力电子器件的理想半导体材料，具有巨大的应用前景。

目前碳化硅单晶生长采用物理气相传输法、高温化学气相沉积法、液相法，以及各种由此而演变的方法。其主要生长系统包含籽晶和原料，在2000℃以上的温度和特定的压强下，原料在籽晶表明进行再结晶而形成晶体的过程。其中通常采用石墨材质的晶体托来固定籽晶或晶体。这样在晶体生长结束后需要将生长后的晶体与固定籽晶或晶体的石墨晶体托进行分离。

传统的方法采用锯子或金刚线、金刚刀等物理工具进行物理分离。图1是采用传统的分离方法所分离的晶体背面图。由图1可见，此种操作存在误操作的风险，切割方向容易偏离而导致切割到生长完整的晶体，直接导致晶体破碎或破损，严重的造成了损失，增加了成本，甚至会导致人员操作误伤。

技术实现要素：

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

本发明提供的晶体与晶体托的分离方法，将需要分离的晶体及与其固定的晶体托放入高温氧化炉中，向所述高温氧化炉中通入含氧气体，进行碳氧化反应，即可将晶体与晶体托分离。

可选地，所述晶体托采用石墨制成。

可选地，所述晶体包括碳化硅、氮化铝、氮化镓或氧化镓。

可选地，所述晶体可替换为晶片或籽晶。

可选地，所述含氧气体为含有氧气的气体，其中氧气含量ω的范围为：0＜ω≤100％。

可选地，所述含氧气体为空气。

可选地，所述碳氧化反应的温度为350～1500℃，时间为1～50小时。

可选地，所述高温氧化炉中可放置1块或多块待分离的晶体及与其固定的晶体托。

可选地，所述高温氧化炉的升温速率为1～20℃/分钟，降温速率为1～20℃/分钟。

可选地，所述晶体的厚度为200μm～100mm。

本发明的有益效果：

1.本申请提供的晶体与晶体托的分离方法，利用高温将固态石墨氧化为气态的二氧化碳，从而成功分离生长后的晶体和石墨。

2.本申请的晶体与晶体托的分离方法简单易行，成本低。采用非机械方法分离晶体与晶体托，减少了传统方法所带来的风险。

3.本申请的分离方法对晶体自身无损，简单有效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是采用传统的分离方法所分离的晶体背面图；

图2是实施例1中的碳化硅晶体与石墨晶体托分离之前的示意图；

图3是实施例1中的碳化硅晶体与石墨晶体托分离之后的晶体背面图。

附图标记：

晶体-1；晶体托-2

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明实施例提供了一种晶体1与晶体托2的分离方法，将需要分离的晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入高温氧化炉中，向所述高温氧化炉中通入含氧气体，含氧气体可以为含有氧气的气体，其中氧气含量ω的范围为：0＜ω≤100％，进行碳氧化反应，碳氧化反应的温度为350～1500℃，时间为1～50小时，固体石墨在高温下与氧气反应生成气态的二氧化碳而排放，留下需要分离的晶体1。从而将晶体1与晶体托2分离。

在另一优选实施例中，高温氧化炉中可放置1块或多块待分离的晶体1及与其固定的晶体托2。

实施例1

实施例1提供将生长后的碳化硅晶体1(40mm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的碳化硅晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入管式炉中；

2.将管式炉上的进气口打开，通入空气；

3.将管式炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定管式炉温度为900℃，升温速率为10℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为12h，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行12h后，设定降温速率为10℃/分钟；

7.待管式炉内的温度降低至50℃以下，打开管式炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出管式炉之外，只留有分离晶体托2的碳化硅晶体1。

图2是实施例1中的碳化硅晶体1与石墨晶体托2分离之前的示意图；图3是实施例1中的碳化硅晶体1与石墨晶体托2分离之后的晶体1背面图。由图2及图3可见，可以看到分离后的晶体1无划伤、无破损，减少了传统方法机械分离晶体1开裂的风险。

实施例2

实施例2提供将生长后的氮化铝晶体1(10mm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的氮化铝晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入马弗炉(型号：fr-1236)中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为800℃，升温速率为1℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为6h，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行6h后，设定降温速率为1℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开马弗炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出马弗炉之外，只留有分离晶体托2的氮化铝晶体1。

实施例3

实施例3提供将生长后的氮化镓晶体1(10mm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的氮化镓晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入马弗炉(型号：fr-1236)中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为1000℃，升温速率为20℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为12小时，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行12h后，设定降温速率为20℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开马弗炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出马弗炉之外，只留有分离晶体托2的氮化镓晶体1。

实施例4

实施例4提供将生长后的氧化镓晶体1(10mm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的氧化镓晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入马弗炉(型号：fr-1236)中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为900℃，升温速率为15℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为24小时，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行24h后，设定降温速率为15℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开马弗炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出马弗炉之外，只留有分离晶体托2的氧化镓晶体1。

实施例5

实施例5提供将生长后的碳化硅籽晶(350μm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的碳化硅籽晶及与其固定的石墨晶体托2放入马弗炉(型号：fr-1236)中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为900℃，升温速率为5℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为1h，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行1h后，设定降温速率为5℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开马弗炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出马弗炉之外，只留有分离晶体托2的碳化硅籽晶。

实施例6

实施例6提供将生长后的碳化硅晶片1(200μm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的碳化硅晶片及与其固定的石墨晶体托2放入马弗炉(型号：fr-1236)中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为900℃，升温速率为5℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为1h，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行1h后，设定降温速率为5℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开马弗炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出马弗炉之外，只留有分离晶体托2的碳化硅晶片。

实施例7

实施例7提供将生长后的碳化硅晶体1(100mm厚)与固定在其底部的石墨晶体托2分离的方法，包括以下步骤：

1.将待分离的碳化硅晶体1及与其固定的石墨晶体托2放入管式炉中；

2.将马弗炉上的进气口打开，通入空气；

3.将马弗炉上的排气口打开，保持空气流通；

4.设定马弗炉温度为900℃，升温速率为10℃/分钟；

5.设定碳氧化时间为12h，保持温度不变；

6.待碳氧化反应进行12h后，设定降温速率为10℃/分钟；

7.待马弗炉内的温度降低至50℃以下，打开管式炉，此时，石墨已经全部碳氧化为二氧化碳而排出管式炉之外，只留有分离晶体托2的碳化硅晶体1。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。