[發明專利]碳化硅單晶生長裝置及碳化硅單晶制備設備

在審

• 申請號: 201910108176.1
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109576792A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 陳澤斌;張潔;廖弘基;陳華榮
• 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;C30B23/00
• 代理公司: 北京超成律師事務所 11646
• 代理人: 欒波

本發明提供了一種碳化硅單晶生長裝置及碳化硅單晶制備設備，屬于晶體生長領域。所述碳化硅單晶生長裝置包括坩堝，坩堝包括主要由底壁和下側壁組成的坩堝體，以及上側壁和坩堝蓋；上側壁安裝在所述下側壁上，坩堝蓋用于蓋合在所述上側壁上；坩堝體、上側壁和坩堝蓋形成用于生長碳化硅單晶的密閉空間；或者，坩堝包括主要由底壁和下側壁組成的下坩堝體，以及主要由上側壁和坩堝蓋形成的上坩堝體；上坩堝體的上側壁安裝蓋合在所述下坩堝體的下側壁上，以使上坩堝體和下坩堝體形成用于生長碳化硅單晶的密閉空間。上述碳化硅單晶生長裝置及碳化硅單晶制備設備制備碳化硅單晶的過程中可以避免坩堝整體損壞，并減少人員受傷的幾率。

技術領域

本發明涉及晶體生長領域，尤其是涉及一種碳化硅單晶生長裝置，以及包括該碳化硅單晶生長裝置的碳化硅單晶制備設備。

背景技術

現有技術中一般通過物理氣相沉積的方式獲得碳化硅單晶。依照該方法制備碳化硅單晶的設備包括坩堝，坩堝的材質一般為石墨，其包括坩堝體和坩堝蓋，坩堝蓋能夠蓋合在坩堝體上，從而在坩堝內形成密閉的生長空間。坩堝的底部用于放置碳化硅粉料，頂部則設置有生長基座；生長基座上用于固定碳化硅籽晶，且具有碳化硅單晶的生長面。具體制備碳化硅單晶的大致過程為：首先以感應加熱的方式使石墨坩堝發熱，并使石墨坩堝在豎直方向上形成溫度梯度，且底部的溫度高，而頂部的溫度低；在石墨坩堝底部的溫度達到一定溫度(例如2100℃)時(且符合其他相應條件，如低壓等)，碳化硅粉料會升華形成碳化硅單晶的生長氣氛，其氣相組分包括氣態的Si、Si₂C、SiC₂等，該氣相組分會上升；當上升至坩堝頂部時，由于頂部的溫度較低，在碳化硅籽晶處就會結晶形成碳化硅單晶。

但在以上述制備碳化硅單晶的過程中，會存在以下問題：

在上述碳化硅單晶的生長過程中，氣相組分并不限于在碳化硅單晶生長基座的生長面處結晶形成碳化硅單晶，還會在其周邊區域沉積和結晶，形成碳化硅多晶，而這些碳化硅多晶往往將坩堝蓋和坩堝體粘結在一起，從而在將碳化硅單晶取出時，不得不使用器械切割，以將坩堝蓋和坩堝體分離。在這一切割過程中會增加晶體開裂和人員受傷的風險，而且，切割后的坩堝會出現破損，而不得不報廢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳化硅單晶生長裝置及一種包括該碳化硅單晶生長裝置的碳化硅單晶制備設備，以改善或緩解現有技術中存在的上述技術問題。

本發明提供的碳化硅單晶生長裝置，其包括坩堝，所述坩堝包括主要由底壁和下側壁組成的坩堝體，以及上側壁和坩堝蓋；所述上側壁安裝在所述下側壁上，所述坩堝蓋用于蓋合在所述上側壁上；所述坩堝體、上側壁和坩堝蓋形成用于生長碳化硅單晶的密閉空間；或者

所述坩堝包括主要由底壁和下側壁組成的下坩堝體，以及主要由上側壁和坩堝蓋形成的上坩堝體；所述上坩堝體的上側壁安裝蓋合在所述下坩堝體的下側壁上，以使所述上坩堝體和下坩堝體形成用于生長碳化硅單晶的密閉空間。

其中，所述上側壁與下側壁的相接面為斜面，且自坩堝的內向外方向向下傾斜。

其中，所述上側壁的高度與下側壁的高度的比值范圍在1：2.5-1：5。

進一步地，所述上側壁的高度與下側壁的高度的比值為1：3。

其中，所述碳化硅單晶生長裝置還包括生長基座和緩沖機構；所述坩堝底部設置有容置空間，所述容置空間內用于放置碳化硅粉料；所述生長基座設置在所述坩堝的頂部，用于在所述生長基座上生長碳化硅單晶；所述緩沖機構設置在所述坩堝內，位于所述容置空間與生長基座之間的位置處；且所述緩沖機構上具有氣體通道，以使生長氣氛能經所述氣體通道到達所述坩堝頂部的生長基座處。

其中，所述緩沖機構與所述上側壁的下端，以及下側壁的上端相接，以將所述上側壁和下側壁的接縫處遮擋。