[發明專利]4H-SiC晶體生長設備及方法

在審

• 申請號: 201611022469.0
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN108070908A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B15/02;C30B11/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種4H?SiC晶體生長設備及方法，所述4H?SiC晶體生長設備包括：晶體生長爐；石墨坩堝，位于所述晶體生長爐內；碳源及硅源供給系統，包括氣體源及輸氣管；所述輸氣管一端與所述氣體源相連接，另一端自所述晶體生長爐的頂部延伸至所述石墨坩堝內的碳源及硅源上方；加熱器，位于所述晶體生長爐內，且位于所述石墨坩堝的外圍。通過增設碳源及硅源供給系統，可以在4H?SiC晶體生長過程中為其提供充足的碳源及硅源補給；同時，由于補充的碳源及硅源以SiC的形式形成于碳源及硅源溶液的表面，不會對碳源及硅源溶液的溫度造成不良影響，生長的4H?SiC晶體中不會產生缺陷。

技術領域

本發明屬于晶體生長技術領域，具體涉及4H-SiC晶體生長設備及方法。

背景技術

在現有技術中，4H-SiC晶體的生長方法主要有TSM(Traveling Solvent Method，移動溶劑法)、SCT(Slow Cooling Technique，降溫法)、VLS(Vapor Liquid Solid，氣液固生長法)及TSSG(Top Seeded Solution Growth，頂部籽晶體拉法)。

TSSG法生長4H-SiC晶體的設備如圖1所示，包括晶體生長爐10；支撐架11，位于所述晶體生長爐10內，且位于所述晶體生長爐10的底部；石墨坩堝12，位于所述晶體生長爐10內，且位于所述支撐架11的頂部；基座15，位于所述晶體生長爐10內，且位于所述石墨坩堝12的外圍；隔熱層16，位于所述晶體生長爐10內，且位于所述基座15的外圍；加熱器17，位于所述晶體生長爐10內，且位于所述隔熱層16的外圍。使用上述設備采用TSSG法生長4H-SiC時，將籽晶13置于所述石墨坩堝12的底部，并將碳源及硅源14置于所述石墨坩堝12內，使用所述加熱器17加熱使得所述碳源及硅源14熔化為液體，當溫度適合時，4H-SiC晶體在所述籽晶13的表面形成。采用上述設備采用TSSG法進行4H-SiC晶體生長的過程中，由于所述碳源及硅源14置于所述石墨坩堝12內，石墨坩堝12可以提供4H-SiC晶體生長所需的碳源，使得碳源在4H-SiC晶體生長的過程中得以持續供應，但4H-SiC晶體生長所需的硅源非常有限，隨著4H-SiC晶體的生長硅源會出現缺乏從而影響晶體的生長。

針對上述設備存在的問題，一種改進設備如圖2所示，圖2中所示的設備在圖1中的設備的基礎上增設了碳源及硅源補充容器18，所述碳源及硅源補充容器18放置有補充碳源及硅源19，在4H-SiC晶體生長的過程中，所述碳源及硅源補充容器18持續向所述石墨坩堝12中加入所述補充碳源及硅源19，以確保所述4H-SiC晶體生長所需的碳源及硅源。但如圖2所示的設備中增設提供所述補充碳源及硅源19的碳源及硅源補充容器18之后，在4H-SiC晶體生長的過程中，所述補充碳源及硅源19的持續加入會使得所述石墨坩堝12中的熔化的所述碳源及硅源14的溫度降低，從而使得生長的4H-SiC晶體中產生缺陷。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種4H-SiC晶體生長設備及方法，用于解決現有技術中的4H-SiC晶體生長設備無法持續補充4H-SiC晶體生長所需的硅源的問題，以及4H-SiC晶體生長過程中向石墨坩堝中持續加入補充碳源及硅源而導致的晶體生長所需的碳源及硅源溶液降低，從而使得生長的4H-SiC晶體內存在缺陷的問題。

為了實現上述目的及其他相關目標，本發明提供一種4H-SiC晶體生長設備，所述4H-SiC晶體生長設備包括：

晶體生長爐；

石墨坩堝，位于所述晶體生長爐內；所述石墨坩堝適于放置4H-SiC晶體生長所需的碳源及硅源；

碳源及硅源供給系統，包括氣體源及輸氣管；所述輸氣管一端與所述氣體源相連接，另一端自所述晶體生長爐的頂部延伸至所述石墨坩堝內的碳源及硅源上方；所述碳源及硅源供給系統適于在晶體生長過程中向所述晶體生長爐內通入碳源氣體及硅源氣體，以在所述碳源及硅源表面形成SiC；