[發(fā)明專利]晶體生長爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010536809.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111534854B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭雪嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

本發(fā)明提供一種晶體生長爐，包括腔室、坩堝及通氣結(jié)構(gòu)，坩堝設(shè)置于腔室內(nèi)，通氣結(jié)構(gòu)包括通氣管路和設(shè)置在腔室中的匯流室；通氣管路的進(jìn)氣口開設(shè)于腔室的底壁上，通氣管路穿過腔室的底壁，與匯流室相連通；匯流室設(shè)置于坩堝的下方，與坩堝的底壁固定連接，用以將通氣管路內(nèi)的工藝氣體匯聚至坩堝的底壁。應(yīng)用本申請，提升了參與反應(yīng)的工藝氣體的均勻性，從而提高了工藝結(jié)果的重復(fù)性和穩(wěn)定性，且可以滿足通氣操作的實時性，提升了設(shè)備調(diào)試窗口的確定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種晶體生長爐。

背景技術(shù)

目前，物理氣相傳輸法(PVT)為制備碳化硅(SiC)晶體的主流方法之一。PVT法生長SiC單晶，通常將SiC晶體作為籽晶放置在坩堝的頂部，將SiC粉末作為料源放置在坩堝的底部，然后將坩堝放置在生長爐內(nèi)，通過環(huán)繞生長爐設(shè)置的感應(yīng)線圈將坩堝感應(yīng)加熱，坩堝內(nèi)部溫度達(dá)到2300℃左右，并且控制生長溫度梯度，通入氬氣來控制生長爐內(nèi)氣壓。在晶體生長過程中，籽晶溫度較低，料源溫度較高，兩者之間存在一定的溫度梯度。晶體生長過程中料源升華并在冷端的籽晶上結(jié)晶，就獲得了SiC單晶。

SiC的標(biāo)準(zhǔn)PVT生長工藝中，主要生長保護(hù)氣體為氬氣，同時摻入少量氫氣。氫氣與SiC反應(yīng)產(chǎn)生氫化硅(SiH)與乙炔(C₂H₂)，增強(qiáng)了SiC單晶生長界面上C的組分，提高C/Si的比值，有利于4H-SiC晶型穩(wěn)定。

現(xiàn)有技術(shù)中使用的工藝設(shè)備是將氫氣管路安裝到爐體頂端或底端，使用金屬管路直接由外界通入爐腔內(nèi)，氫氣在爐腔中產(chǎn)生氣流場，通過原子熱運動滲透到坩堝中，與坩堝中SiC原料反應(yīng)。但是，采用該結(jié)構(gòu)通入的氫氣常常不能直接有效的作用于SiC原料，導(dǎo)致工藝結(jié)果重復(fù)性降低，增加調(diào)試窗口的不確定性等。原因在于：第一，爐腔空間較大容易導(dǎo)致參與反應(yīng)的氫氣氣流分布不均勻，氣流不均則會導(dǎo)致與坩堝內(nèi)部不同位置SiC原料反應(yīng)的氫氣的量不穩(wěn)定。第二，爐腔空間較大，氫氣熱運動沒有固定的路徑，導(dǎo)致氫氣由爐腔進(jìn)氣口運動到坩堝外壁所需要的時間較長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種晶體生長爐，能夠?qū)⒐に嚉怏w直接輸送至坩堝的底部，提高了工藝結(jié)果的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種晶體生長爐，包括腔室、坩堝及通氣結(jié)構(gòu)，所述坩堝設(shè)置于所述腔室內(nèi)；

所述通氣結(jié)構(gòu)包括通氣管路和設(shè)置在所述腔室中的匯流室；所述通氣管路的進(jìn)氣口開設(shè)于所述腔室的底壁上，所述通氣管路穿過所述腔室的底壁，與所述匯流室相連通；所述匯流室設(shè)置于所述坩堝的下方，與所述坩堝的底壁固定連接，用以將所述通氣管路內(nèi)的工藝氣體匯聚至所述坩堝的底壁。

可選地，所述匯流室包括底壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁固定設(shè)置于所述坩堝的底壁上；所述底壁和側(cè)壁與所述坩堝的底壁圍合成用于容納所述工藝氣體的空間。

可選地，所述匯流室的底壁上開設(shè)有通孔，所述通孔與所述通氣管路相連通。

可選地，所述坩堝包括坩堝側(cè)壁和設(shè)置于所述坩堝下部、且與所述坩堝側(cè)壁連接的隔擋件，所述隔擋件與所述坩堝的底壁為同一部件。

可選地，所述隔擋件與所述坩堝側(cè)壁之間螺紋連接。

可選地，所述隔擋件的底面上開設(shè)有多個凹槽，用于增加所述工藝氣體與所述隔擋件的接觸面積；所述凹槽的槽口向下，朝向所述匯流室。

可選地，所述隔擋件為圓形擋板，所述凹槽為圓形槽。

可選地，多個所述凹槽均布于所述隔擋件的底面上，且每個所述凹槽的底面圓心與所述隔擋件的圓心之間距離相同。

可選地，所述隔擋件的厚度小于所述坩堝側(cè)壁的厚度。

可選地，所述工藝氣體為氫氣，所述坩堝為石墨坩堝，且所述隔擋件為石墨材質(zhì)。