[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)式雙溫區(qū)PVT法高質(zhì)量單晶制備裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010574531.7
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111621844B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱化興軟控科技有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/38;C30B29/36
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 陳潤明

一種旋轉(zhuǎn)式雙溫區(qū)PVT法高質(zhì)量單晶制備裝置及方法，屬于半導體制造裝置和工藝技術(shù)領域。本發(fā)明包括上保溫材料、上加熱模塊、籽晶、坩堝上蓋、坩堝體、反應原料、下加熱模塊和下保溫材料，所述上保溫材料上開有測溫窗，上保溫材料的下端面設有上加熱模塊，下保溫材料的端面上開有測溫窗，下保溫材料的內(nèi)壁上設有凸起，坩堝上蓋放置在下保溫材料的凸起上，坩堝上蓋與坩堝體連接，坩堝上蓋與坩堝體之間具有籽晶，反應原料放置在坩堝體內(nèi)腔中，下保溫材料的內(nèi)側(cè)具有下加熱模塊。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，且在制備晶體時對反應原料加熱更加充分，對反應原料溫度控制更加有效。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式雙溫區(qū)PVT法高質(zhì)量單晶制備裝置及方法，屬于半導體制造 裝置和工藝技術(shù)領域。

背景技術(shù)

以碳化硅和氮化鋁為代表的第三代半導體材料被認為在軌道交通、新能源汽車、智能 電網(wǎng)、5G通信等新興行業(yè)有著非常廣闊的前景，而物理氣相運輸法(PVT)則是主流制備工藝。由于晶體的制備需要超過2000℃的高溫和數(shù)十個小時的時長，現(xiàn)有的物理氣相 運輸法存在以下幾處缺陷：

1.在現(xiàn)有的物理氣相運輸法中晶體制備方法中，包含坩堝和保溫材料的熱場在生長 過程中無法調(diào)整，受加熱模塊損耗和變形的影響，極容易影響到坩堝內(nèi)的長晶條件，導致 生長過程中晶體生長界面沉積條件不均一，嚴重影響晶體質(zhì)量和重復生產(chǎn)。

2.現(xiàn)有的物理氣相運輸?shù)难b置和方法，將坩堝置于保溫材料中，使得往往只有坩堝 頂部可以被紅外測溫儀檢測測溫，無法充分掌握坩堝內(nèi)熱場。

3.現(xiàn)有的物理氣相運輸?shù)难b置和方法，往往將整個坩堝熱場放置到加熱模塊中，無 法獨立調(diào)節(jié)不同區(qū)域溫度，包括晶體沉積界面和反應原料。

4.現(xiàn)有的物理氣相運輸?shù)难b置，由于加熱模塊位置的限制，存在反應原料中部和邊 緣、籽晶中部和邊緣溫度相差較大的問題，不利于晶體均勻沉積和原料均勻揮發(fā)。

5.現(xiàn)有的物理氣相運輸?shù)难b置，籽晶位置無法固定，在制造一次晶體后需要重新更 換籽晶及附屬結(jié)構(gòu)件，更換籽晶及結(jié)構(gòu)件對熱場進行組裝時對熱場的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響。

綜上所述，亟需一種旋轉(zhuǎn)式雙溫區(qū)PVT法高質(zhì)量單晶制備裝置及制備方法來解決上 述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了目前使用物理氣相運輸法制備單晶體的裝置及制備方法存在的缺陷問 題。在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。 應當理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或 重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種旋轉(zhuǎn)式雙溫區(qū)PVT法高質(zhì)量單晶制備裝置及方法，包括上保溫材料、上加熱模塊、籽晶、坩堝上蓋、坩堝體、反應原料、下加熱模塊和下保溫材料，所述上保溫材料上 開有測溫窗，上保溫材料的下端面設有上加熱模塊，下保溫材料的端面上開有測溫窗，下 保溫材料的內(nèi)壁上設有凸起，坩堝上蓋放置在下保溫材料的凸起上，坩堝上蓋與坩堝體連 接，坩堝上蓋與坩堝體之間具有籽晶，反應原料放置在坩堝體內(nèi)腔中，下保溫材料的內(nèi)側(cè) 具有下加熱模塊。

優(yōu)選的，所述坩堝上蓋的下端面開有凹槽，坩堝上蓋的凹槽側(cè)壁上設有外螺紋，坩堝 體的側(cè)壁上設有內(nèi)螺紋，坩堝上蓋與坩堝體通過螺紋連接。

優(yōu)選的，所述上加熱模塊包括加熱電阻絲和電極，加熱電阻絲均勻分布呈圓盤狀，電 極在圓盤中間引出連接有內(nèi)電極筒與外電極筒，內(nèi)電極筒與外電極筒分別與電極刷連接。

優(yōu)選的，所述上保溫材料的頂部具有耐高溫金屬片，耐高溫金屬片的頂部具有爐體上 蓋，電機固定在爐體上蓋的上端面，電機的輸出軸穿過爐體上蓋連接有第一齒輪，內(nèi)電極 筒的外側(cè)安裝有第二齒輪，第二齒輪與第一齒輪嚙合，內(nèi)電極筒外側(cè)具有軸承，軸承卡接 在耐高溫金屬片上。