[實(shí)用新型]一種PVT法碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821809551.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN209144311U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬飛;劉家朋;李加林;李長(zhǎng)進(jìn);孫元行;李宏剛;高超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B23/00
• 分類號(hào): C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 濟(jì)南千慧專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 趙長(zhǎng)林

本申請(qǐng)涉及一種PVT法碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置，包括一石墨坩堝，在石墨坩堝上設(shè)有一密封相連的坩堝蓋，在石墨坩堝內(nèi)設(shè)有一與石墨坩堝底部?jī)?nèi)壁固連的垂直布置的第一石墨棒，在石墨坩堝內(nèi)設(shè)有原料部，所述第一石墨棒伸出原料部設(shè)置，在原料部的上方設(shè)有氣相部，一傳動(dòng)軸穿出第一石墨棒設(shè)置，并在傳動(dòng)軸上設(shè)有一風(fēng)扇，所述風(fēng)扇設(shè)在氣相部?jī)?nèi)。本申請(qǐng)使到達(dá)上部籽晶附近的Si_mC_n不管是在組分還是溫度分布上都非常均勻；得到表面均勻且無(wú)小片多型的高質(zhì)量SiC晶體；本申請(qǐng)?jiān)黾咏M分從原料到籽晶表面的的驅(qū)動(dòng)力，加入的風(fēng)扇，能夠加速晶體的生長(zhǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本申請(qǐng)屬于晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種PVT法碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置。

背景技術(shù)：

目前SiC單晶生長(zhǎng)方法應(yīng)用最廣泛的是PVT技術(shù)，其采用石墨坩堝作為反應(yīng)容器，采用SiC晶片作為籽晶，在石墨坩堝內(nèi)裝有SiC粉末作為生長(zhǎng)原料，籽晶被固定在石墨坩堝頂部。通過(guò)控制坩堝內(nèi)的生長(zhǎng)溫度、壓力，生長(zhǎng)原料分解成氣相組分Si_mC_n后在石墨坩堝內(nèi)部軸向溫度梯度的驅(qū)動(dòng)下輸運(yùn)到籽晶處結(jié)晶生長(zhǎng)SiC晶體，坩堝內(nèi)的溫度場(chǎng)對(duì)晶體的生長(zhǎng)速率起決定性作用。

現(xiàn)有技術(shù)中利用PVT法生長(zhǎng)碳化硅單晶容易產(chǎn)生區(qū)域性小片多型等晶體缺陷，這是由于原料填裝不均勻和石墨件組裝不居中等方面導(dǎo)致原料分布不均勻，或者因?yàn)檑釄鍍?nèi)徑向傳熱不均勻?qū)е聼釄?chǎng)分布不均勻，都使得氣相組分分布不均勻，籽晶表面徑向各方向各組分濃度不同，最終造成晶體表面不均勻或者小片多型的產(chǎn)生。由于在SiC單晶生長(zhǎng)中會(huì)產(chǎn)生碳組分，晶體生長(zhǎng)中碳包裹物的數(shù)量會(huì)影響晶體的質(zhì)量。在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，SiC單晶的生長(zhǎng)速率對(duì)于產(chǎn)品的效益是很重要的因素，如何提高SiC單晶的生長(zhǎng)速率，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有得到很好的解決思路。

在JP05058774A中公開了一種碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置，包括在坩堝底部固定設(shè)置有桿狀石墨，將原料如SiC粉或一種SiC顆粒加入到坩堝中，在坩堝蓋上固定有SiC籽晶，在坩堝中通入氬氣，然后，通過(guò)高頻率感應(yīng)加熱線圈加熱坩堝和該桿狀石墨，SiC晶體得以生長(zhǎng)并形成碳化硅單晶。該申請(qǐng)通過(guò)桿狀石墨的設(shè)置使得坩堝內(nèi)的溫場(chǎng)分布得到改良，但是居中的石墨棒不能改變徑向溫場(chǎng)分布不均勻的問(wèn)題，也就不能使氣相組分在籽晶表面分布均勻。

在CN106894079A中公開了一種單晶硅錠的生長(zhǎng)裝置，主要涉及單晶爐用熱場(chǎng)，主要包括：石墨坩堝、加熱器、上下保溫筒、支撐環(huán)、保溫罩、導(dǎo)流筒、坩堝托盤、坩堝支撐軸和底盤保溫層，其中石墨坩堝內(nèi)裝有石英坩堝；加熱器連接石墨電極，石墨電極連接爐體電極，電流通過(guò)電極傳到加熱器，并利用電流穿過(guò)加熱器所產(chǎn)生的熱量，達(dá)到熔融多晶硅和持續(xù)提供熱量的作用；所述保溫筒、保溫罩和底盤保溫層都是保溫材料，主要起為熱場(chǎng)保溫、減低功耗的作用。該發(fā)明通過(guò)優(yōu)化石墨坩堝的結(jié)構(gòu)、加熱器結(jié)構(gòu)和調(diào)整保溫材料，來(lái)改善單晶爐的保溫效果，改善熱場(chǎng)分布，從而降低能耗；并且可以增加石墨坩堝、加熱器等部件的重復(fù)使用率，降低生產(chǎn)成本。但是，該發(fā)明沒(méi)有改變坩堝內(nèi)部的氣相部的熱場(chǎng)分布，沒(méi)改善徑向溫場(chǎng)分布不均勻的問(wèn)題，也就不能使坩堝內(nèi)氣相組分在籽晶表面分布均勻。

在CN206244923U中公開了一種封閉的SiC單晶生長(zhǎng)裝置，包括：坩堝、帶氣孔的阻隔件、吸收層籽晶，其中：阻隔件設(shè)置在坩堝的上部，其上端與設(shè)有籽晶的凸臺(tái)連接，下端與所述坩堝的側(cè)壁連接，從而能將坩堝內(nèi)的生長(zhǎng)腔室分為晶體生長(zhǎng)區(qū)與過(guò)剩氣體吸收區(qū)，其中，晶體生長(zhǎng)區(qū)的上部凸臺(tái)上設(shè)有籽晶，所述過(guò)剩氣體吸收區(qū)的坩堝內(nèi)壁上固定有所述吸收層籽晶，所述阻隔件上設(shè)有多個(gè)氣孔，用于使過(guò)剩氣體通過(guò)所述氣孔進(jìn)入所述過(guò)剩氣體吸收區(qū)，并通過(guò)控制生長(zhǎng)腔室的熱場(chǎng)分布，使過(guò)剩氣體在吸收層籽晶上通過(guò)凝結(jié)快速生長(zhǎng)SiC，從而保持生長(zhǎng)腔室中的生長(zhǎng)條件不發(fā)生變化，提高了SiC單晶的生長(zhǎng)質(zhì)量。該發(fā)明是為了保證生長(zhǎng)腔室中的內(nèi)部環(huán)境不變化，并沒(méi)有改善徑向溫場(chǎng)分布不均勻的問(wèn)題，也不能使氣相組分在籽晶表面分布均勻。