[發明專利]一種晶體制備裝置

有效

• 申請號: 202010626511.X
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111501096B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王宇;楊田;梁振興;李敏
• 申請（專利權）人: 眉山博雅新材料有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 成都七星天知識產權代理有限公司 51253
• 代理人: 楊永梅

1.一種用于制備碳化硅單晶的方法，其特征在于，所述方法通過晶體制備裝置實現，其中，

所述裝置包括：

生長腔體，用于放置籽晶和源材料，其中，

所述籽晶置于所述生長腔體的頂部，

所述源材料置于所述生長腔體的底部；

加熱組件，用于加熱所述生長腔體，其中，

所述加熱組件環繞于所述生長腔體外周，

所述加熱組件包括電阻式發熱體，其中，

所述電阻式發熱體包括至少三個加熱模塊，所述至少三個加熱模塊包括第一加熱模塊、第二加熱模塊和第三加熱模塊，分別用于加熱所述生長腔體的結晶區域、所述結晶區域與源材料區域之間的氣相傳輸區域和所述源材料區域；

溫度補償組件，用于在晶體生長過程中提供溫度補償，所述溫度補償組件包括第一溫度補償組件和第二溫度補償組件，其中，

所述第一溫度補償組件位于所述生長腔體的上表面中心附近，

所述第一溫度補償組件通過接觸所述生長腔體上表面的方式將熱量傳導至所述生長腔體上表面的中心區域，

所述第二溫度補償組件位于所述生長腔體的下表面中心附近，

所述第二溫度補償組件通過接觸所述生長腔體下表面的方式將熱量傳導至所述生長腔體下表面中心區域；

保溫層，圍繞設置于所述加熱組件的外側；

控制組件，用于基于至少一個晶體生長參數，調節所述加熱組件和/或所述溫度補償組件的加熱功率，使得晶體生長界面與所述源材料間的溫場保持基本穩定；

所述方法包括：

將所述籽晶置于所述生長腔體的頂部，其中，

所述籽晶包括4H-SiC籽晶或6H-SiC籽晶；

將所述源材料置于所述生長腔體的底部，其中，

所述源材料為碳化硅粉體；

分別將所述第一溫度補償組件和所述第二溫度補償組件安裝到所述生長腔體的上表面和下表面；

將所述加熱組件置于所述生長腔體的外部；

將所述保溫層圍繞設置于所述加熱組件的外側；

向所述生長腔體中通入惰性氣體，控制壓力保持在5~30Torr；

通過所述加熱組件和所述溫度補償組件對所述生長腔體加熱，其中，

所述源材料升華時保持所述生長腔體的溫度范圍為2200~2400℃，

所述源材料升華過程的持續時間為40~60小時；

在晶體生長過程中，基于至少一個晶體生長參數，通過所述控制組件調節所述加熱組件和/或所述溫度補償組件的加熱功率，使得晶體生長界面與所述源材料間的溫場保持基本穩定，其中，在晶體生長過程中，

控制所述第一溫度補償組件的加熱功率＜所述第一加熱模塊的加熱功率＜所述第二加熱模塊的加熱功率＜所述第三加熱模塊的加熱功率=所述第二溫度補償組件的加熱功率；

隨著晶體生長，對所述第一加熱模塊的加熱功率、所述第二加熱模塊的加熱功率和所述第三加熱模塊的加熱功率進行調整，保持所述溫場下移速度與晶體生長速率接近；

隨著晶體生長，為了維持溫度梯度的穩定，降低所述第一溫度補償組件的加熱功率并保持所述第二溫度補償組件的加熱功率不變。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電阻式發熱體包括高阻石墨發熱體。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少三個加熱模塊的加熱功率單獨控制。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱組件還包括至少一個第一電極和至少一個第二電極，所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極沿所述電阻式發熱體外側周向分布。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極將所述電阻式發熱體劃分為多個加熱段，所述多個加熱段的加熱功率單獨控制。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述保溫層包括石墨氈或氧化鋯陶瓷。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度補償組件包括高熱導率石墨體。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個晶體生長參數包括源材料的量、晶體生長尺寸或所述晶體生長界面與所述源材料間的高度差中的至少一個。