[發明專利]一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置及其生長方法

在審

• 申請號: 202010743008.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111850693A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00
• 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: 趙君

一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置及其生長方法，它屬于碳化硅晶體生長裝置領域。本發明要解決的技術問題為如何提供穩定的長晶熱場。本發明裝置包括坩堝底，所述的坩堝底連接坩堝體，所述的坩堝體的上端設置有坩堝支架，坩堝支架的上層放置有籽晶，坩堝支架的下層放置有碳化硅多晶塊，坩堝體內底部放置有碳化硅粉料，坩堝蓋與所述的坩堝體蓋合。本發明裝置的模塊化、能夠根據實際需要適當組合，能夠保獲得更為精確的坩堝，實現隨著單晶生長，實現反應室內氣體導流，坩堝中碳化硅多晶塊可調整，可反復使用，實現坩堝熱場的環境穩定。本發明用于碳化硅晶體生長。

技術領域

本發明屬于碳化硅晶體生長裝置領域；具體涉及一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置及其生長方法。

背景技術

在使用PVT法制備碳化硅(SiC)單晶時，耐高溫材料構成的坩堝為氣相組分反應和沉積提供相對密閉的空間，坩堝往往需要被加熱到2000℃以上超過100個小時，利用碳化硅粉料獲得碳化硅晶體，坩堝內的原料隨著單晶的生成而逐漸減少，而導致熱場的環境發生變化，無法獲得穩定的長晶熱場，導致氣相組分反應和沉積不均勻，無法滿足工藝優化對熱場進行隨時調整的需求，一定程度上限制了工藝優化的速率，不利于制備高品質的單晶。

發明內容

本發明目的是提供了一種穩定的長晶熱場的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置及其生長方法。

本發明通過以下技術方案實現：

一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置包括坩堝底，所述的坩堝底連接坩堝體，所述的坩堝體的上端設置有坩堝支架，坩堝支架的上層放置有籽晶，坩堝支架的下層放置有碳化硅多晶塊，坩堝體內底部放置有碳化硅粉料，坩堝蓋與所述的坩堝體蓋合。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的坩堝底和所述的坩堝體通過螺栓連接，所述的坩堝體和所述的坩堝支架通過螺栓連接，所述的坩堝蓋與所述的坩堝體通過螺栓連接。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的螺栓的材質為石墨。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的碳化硅多晶體塊的厚度為1～3mm，所述的碳化硅多晶體塊與與碳化硅粉料上表面的垂直距離保持在為15～25mm，所述的碳化硅多晶體塊與所述的籽晶下表面的垂直距離為35～65mm。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的籽晶的直徑為50～200mm；所述的籽晶的晶型為4H、6H、15R中的一種。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置，所述的碳化硅粉料為碳化硅高純粉料，純度為99.999wt％。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置的碳化硅晶體生長方法，包容如下步驟：

步驟1、組裝一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置；

步驟2、將步驟1組裝好的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置置于PVT法反應爐中，通入氮氣保護，設置爐體溫度2200℃，壓力控制在1800pa，加熱時間100h，碳化硅高純粉料升華后在碳化硅晶體塊處結晶，生成碳化硅迭代層，所述碳化硅迭代層升華后在籽晶處結晶，生長得到碳化硅單晶。

本發明所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置的碳化硅晶體生長方法，步驟1中一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置的坩堝底和坩堝體通過石墨螺栓緊密連接，然后將碳化硅粉料裝入所述的一種用于碳化硅晶體生長的模塊化坩堝裝置中，然后將所述的坩堝體和坩堝支架通過石墨螺栓緊密連接，然后將碳化硅多晶塊放置于坩堝支架的下層，將籽晶放置于坩堝支架的上層，然后將坩堝蓋與所述的坩堝體通過石墨螺栓緊密連接。

本發明的有益效果為：