高昂的SiC衬底是制约器件成本的关键因素,开发大直径、厚晶锭SiC生长技术有望降低SiC衬底成本。目前,虽然SiC晶体制备实现了 4英寸到6英寸换代,但6英寸SiC晶体生长还存在生长晶锭不够厚、热应力大和缺陷密度高等问题。为此,本文采用有限元分析法,开展PVT法6英寸SiC晶体生长系统建模,研究工艺参数、保温层、坩埚以及感应线圈等对热场和生长速率影响,分析影响厚晶锭生长的主要因素,探究生长环节减少晶体热应力与位错方法。论文主要工作和结论如下:1.研究了工艺参数、保温层、热组件结构及尺寸对热场及生长速率的影响。因线圈移动引起传统坩埚高温区下移,坩埚盖边沿热产生率下降,导致籽晶边缘温度较低,籽晶表面的高温区位置偏离边缘向中心位置移动,造成“M”型温场分布和“W”型的晶体生长速率。增加线圈匝数,可改善“W”型生长速率分布。2.提出了一种具有凹槽结构的坩埚盖结构。该结构在坩埚盖顶部设置散热凹槽,有效地改善了籽晶表面的“M”型温场分布,并且径向温度梯度减小了 33.3%。研究了影响厚晶锭生长的主要因素。随着晶锭厚度增加,坩埚盖顶部散热效率减小,导致晶体生长表面温度升高,使得生长速率呈现先快后慢降低趋势,腔体轴向与籽晶径向温度梯度降低,粉源表面出现重结晶现象,致使粉源粒径增加、孔隙率减小。3.研究了二次加料生长过程及其低热应力的籽晶粘接方式。提出一种增加石墨环的坩埚结构可以减小晶锭的径向温度梯度,通过增加顶部碳毡厚度可同时减少轴向温度梯度,使用改进的组件结构生长的晶锭中心厚度31.2mm,边缘厚度27.1mm,相比未加环结构晶体厚度更加均匀,剪切应力最大值降低了 21.6%,最大位错密度减小了 51.3%。研究了籽晶固定方式对晶锭热应力的改善,研究发现使用滑移的固定方式使得剪切应力最大值减小到18MPa,降低了 57.4%,位错密度最大值为6.5 × 106/cm2,减小了 82.8%,使用非接触的籽晶固定方式,剪切应力小于临界值1MPa产生零位错密度。