[實用新型]一種用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置

有效

• 申請號: 201520285535.8
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN204570081U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 高玉強;宗艷民;宋建;王希杰;張紅巖
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進材料科技有限公司
• 主分類號: C30B13/20
• 分類號: C30B13/20;C30B29/36
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域：

本實用新型涉及一種用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置，屬于單晶生長領域。

背景技術：

半絕緣SiC單晶拋光片是現階段制備寬禁帶固態微波器件的最佳襯底，此外對于功率器件、深亞微米器件也具有非常重要的作用。更重要的是，無論從電特性還是導熱特性來講，半絕緣SiC都是在光電和微波功率器件中具有重大應用前景的另一種寬禁帶半導體材料。

研究人員通常在SiC晶體中引入深能級雜質釩，以形成深補償能級，位于禁帶中央附近，能夠起到很好地束縛載流子的作用，目前只有摻釩的碳化硅表現出高阻特性；但是，釩摻雜的碳化硅也有一些問題：釩在SiC中溶解度很低，易于形成沉淀物，會導致微管等缺陷的形成，嚴重影響晶體質量，更重要的是，摻釩碳化硅襯底中的深俘獲中心影響高頻大功率器件的功率輸出，因此制備高純半絕緣碳化硅單晶成為目前研究的熱點。高純半絕緣單晶生長技術的關鍵是去除晶體中的B、N這兩種雜質，B是與石墨共生的雜質，而石墨坩堝、保溫材料、SiC源料都會吸附N，因此去除這兩種雜質有一定的困難。文獻資料顯示，晶體生長過程中所不希望的N絕大多數來自裝置及原料本身，研究人員曾經試圖通過使用高純源料和不具有高氮含量的極純設備組件來最小化高溫生長過程中所釋放的N₂，但是此種方法難度極大。研究人員也試圖在晶體生長過程中通入H₂，通過調節硅碳比來阻止N元素進入晶體，但是單純的使用通入H₂的方法并不能使晶體中的N含量降低到高純半絕緣SiC所要求的含量。

為了克服上述制備工藝存在的不足，需要發明一種用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置，減少甚至杜絕坩堝及保溫材料的吸附N等雜質。

發明內容：

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種效果好的用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置，包括生長室，其特征是：所述生長室采用下開蓋方式，生長室的外部設置可上下移動的感應加熱器，所述生長室的下部連接有大氣隔離室，大氣隔離室上設置有操作窗口，大氣隔離室的一側連接有過渡室，所述過渡室內設有去除雜質的加熱裝置，所述氣隔離室、過渡室和生長室上均設有保持內部環境處于保護氣體狀態或真空狀態的機構，大氣隔離室的下部還設有吸塵器接口。

本實用新型的用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置，主要由大氣隔離室、生長室、過渡室構成，將生長室設置成下開蓋方式，活動連接在大氣隔離室上，在大氣隔離室上設置有操作窗口，大氣隔離室的一側連接有過渡室，在過渡室內設有去除雜質的加熱裝置，大氣隔離室和過渡室上均設有保持內部環境處于保護氣體狀態或真空狀態的機構，在過渡室中，安裝有加熱裝置，可以對坩堝進行加熱，使吸附水等雜質逸出，提高SiC的純度。

為制作方便并實現原位退火，將感應加熱器設置成可移動的，所述感應加熱器為電感線圈；所述感應線圈通過滑塊設置在生長室兩側的支架上，感應線圈可以隨滑塊進行上下移動；為便于優化內部生長環境，在生長室的上下兩端分別設有上、下密封法蘭，同時在過渡室的左右兩側分別設有左、右密封法蘭，即所述機構除包括設置在生長室和過渡室的兩端進出物料處的密封法蘭，還包括抽真空裝置，所述抽真空裝置包括設置在各自空間壁上的進氣口接口、出氣口接口和壓力控制器，可以維持過渡室內處于一定壓力的惰性氣體環境，且可以將逸出的吸附水等雜質帶走；為便于實現生長室下開蓋方式，所述生長室下端的密封法蘭為可拆卸式的，為優化碳化硅生長環境，保證生長室的密閉性，保證內部空間氣體為真空或惰性氣體，該密封法蘭和上部連接部分之間還設有密封墊；所述生長室由上密封法蘭、石英管、下密封法蘭構成，所述石英管為中間存在一個空腔的雙層結構，并在石英管的外壁上設有通向空腔的進出冷卻水的水接口，生長室采用水冷壁，內壁只接觸保護氣體；所述大氣隔離室的內部設置有滾珠絲杠，滾珠絲杠與生長室下部的密封法蘭連接，生長室就能在滾珠絲杠的帶動下上下移動，便于將坩堝及保溫材料放入生長室；所述保護氣體為氬氣、氦氣、氫氣種的任意一種或任意幾種的混合物；所述過渡室的加熱裝置為紅外加熱器或電阻加熱器；所述大氣隔離室的外部操作窗口處安裝至少兩副操作手套。

本實用新型用于生長大尺寸高純碳化硅單晶的裝置，該裝置能有效去除雜質，優化碳化硅生長環境，并且能夠完成原位退火，有利于大尺寸碳化硅單晶生長。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖；

圖2為圖1的俯視圖；