[實用新型]一種提升質量的碳化硅單晶生長裝置

有效

• 申請號: 201721446479.7
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN207498521U
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 廖弘基
• 申請（專利權）人: 福建北電新材料科技有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種提升質量的碳化硅單晶生長裝置，包括石墨坩堝、石墨蓋和石墨軟氈保溫層，所述石墨蓋位于石墨坩堝頂部封閉所述石墨坩堝，所述石墨蓋內側中心突出區域粘合有籽晶片，所述石墨軟氈保溫層包覆所述石墨坩堝的周圍、頂部、底部，所述石墨坩堝內放置有碳化硅粉末，所述石墨坩堝內碳化硅粉末與籽晶片之間的區域架設石墨支撐環，所述石墨支撐環上安裝有導流筒，所述導流筒內固定一層或多層的金屬過濾片，所述金屬過濾片內均勻分布有通孔。本實用新型在坩堝內原料與籽晶之間的空間裝設耐高溫的金屬過濾片與導流筒，可以有效過濾掉碳雜質，避免在晶體生長過程中形成碳包裹物，進而引發微管、位錯等缺陷的產生，生成高質量的碳化硅單晶。

技術領域

本實用新型涉及碳化硅單晶生長設備制造領域，具體為一種提升質量的碳化硅單晶生長裝置。

背景技術

碳化硅單晶材料屬于第三代寬帶隙半導體材料的代表，具有寬禁帶、高熱導率、高擊穿電場、高抗輻射能力等特點，將有望突破第一、二代半導體材料應用技術的發展瓶頸，主要應用在半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器以及其他等領域。

目前碳化硅單晶生長以物理氣相沉積法(PVT)為主要生長方式，其難度非常高，必須在2100℃以上溫度與低壓環境下將碳化硅粉末直接升華成Si、 Si₂C、SiC₂等氣體，并沿著溫度梯度從高溫區傳輸到較低溫度區域的籽晶處沉積結晶。

以物理氣相沉積法得到的碳化硅晶體仍然存在碳包裹物、微管、位錯、多晶型等缺陷，這些缺陷的存在會影響后續制作碳化硅器件的功能，導致器件漏電流增加等問題發生。近年來，已有許多研究提出各種提升晶體質量的生長裝置與方法，并且取得一定程度的成果，持續解決這些缺陷，達到完美晶體量產將是促進整個碳化硅產業發展的關鍵。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種可以有效過濾掉碳雜質，避免在晶體生長過程中形成碳包裹物，進而引發微管、位錯等缺陷的產生，提升質量的碳化硅單晶生長裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種提升質量的碳化硅單晶生長裝置，包括石墨坩堝、石墨蓋和石墨軟氈保溫層，所述石墨蓋位于石墨坩堝頂部封閉所述石墨坩堝，所述石墨蓋內側中心突出區域粘合有籽晶片，所述石墨軟氈保溫層包覆所述石墨坩堝的周圍、頂部、底部，所述石墨坩堝內放置有碳化硅粉末，所述石墨坩堝內碳化硅粉末與籽晶片之間的區域架設石墨支撐環，所述石墨支撐環上安裝有導流筒，所述導流筒內固定一層或多層的金屬過濾片，所述金屬過濾片內均勻分布有通孔。

優選的，所述石墨軟氈保溫層設有1-4層，每層厚度為5-10mm。

優選的，所述石墨支撐環架設在離石墨坩堝頂部1/2-1/3石墨坩堝高度的區域。

優選的，所述導流筒為圓柱體，導流筒與石墨支撐環垂直或以1-5度角度朝下方擴大。

優選的，所述導流筒與金屬過濾片厚度為0.1-0.5mm。

優選的，所述金屬過濾片設有1-5層，層與層的間隙為10-20mm。

優選的，所述通孔的直徑、長、寬尺寸為0.1-1mm。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型在坩堝內原料與籽晶之間的空間裝設耐高溫的金屬過濾片與導流筒，相對于以多孔性石墨涂布耐高溫的碳化物金屬的成本便宜許多。在升溫過程中，金屬過濾片與導流筒將逐漸吸附周圍的碳原子，而反應轉換成碳化物金屬，再利用一個或多個過濾片過濾掉碳雜質，通過過濾的氣體分子則沿著導流筒在較低溫度區域的籽晶處沉積結晶，可以有效過濾掉碳雜質，有效避免在晶體生長過程中藉著阻擋碳雜質隨氣流附著在籽晶處，隨著氣體沉積逐漸形成碳包裹物，進而引發微管、位錯等缺陷的產生，生成高質量的碳化硅單晶，能適用于4寸、6寸，甚至更大尺寸的晶體生長。