[發明專利]一種晶體生長方法及裝置

有效

• 申請號: 202110254960.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113061984B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張虎;張開端;史建偉;陰法波;張維剛;馬振華
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B28/12;C30B29/36;C30B33/02
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 張偉樸

本發明提供了一種晶體生長方法及裝置，該方法包括：(1)準備階段：將組裝好的坩堝置于爐體內，爐體外套設有石英管，石英管包括石英管內層、夾層和石英管外層；夾層內設置有噴液板，噴液板上開設有多個第一噴液口；石英管內層開設有多個第二噴液口；(2)長晶階段；(3)降溫階段：控制噴液板轉動，使得第一噴液口和第二噴液口至少部分重合，冷卻液經第一噴液口和第二噴液口噴射到爐體上。通過控制冷卻液經第一噴液口和第二噴液口噴射到爐體上，使冷卻液以小液滴形式作用到爐體上，有利于提高爐體降溫的均勻性；且通過調節第一噴液口和第二噴液口重合部分，可實現爐體噴水量的定量調節和控制，可根據晶體生長不同階段提供不同的溫場。

技術領域

本發明涉及一種晶體生長方法及裝置，屬于晶體生長的技術領域。

背景技術

碳化硅晶體具有高導熱率、高擊穿電壓、載流子遷移率極高、化學穩定性很高等優良的半導體物理性質，可以制作成在高溫、強輻射條件下工作的高頻、高功率電子器件和光電子器件，在國防、高科技、工業生產、供電、變電領域有巨大的應用價值。

PVT法生長碳化硅晶體的過程是在密閉的坩堝中進行，使用加熱裝置對坩堝進行加熱，坩堝放置于生長腔室內，生長腔室外流通循環冷卻水，帶走熱量來實現坩堝的降溫，該降溫方式不能實現降溫過程的可控制調節，且由于現有的循環水是生長腔室由上到下或由小到上循環流動，冷卻水流動過程中，水溫發生變化，降溫溫場的均勻性較差，對晶體生長有影響。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種晶體生長方法及裝置，通過控制冷卻液經第一噴液口和第二噴液口噴射到爐體上，使得冷卻液以小液滴形式作用到爐體上，有利于提高爐體降溫的均勻性，提高了晶體生長的質量。

根據本申請的一個方面，提供了一種晶體生長方法，該方法包括以下步驟：

(1)準備階段：將組裝好的坩堝置于爐體內，爐體外套設有石英管，所述石英管由內向外依次包括石英管內層、夾層和石英管外層；所述夾層內設置有噴液板，所述噴液板上開設有多個第一噴液口；所述石英管內層開設有與多個第一噴液口對應設置的多個第二噴液口；

(2)長晶階段：控制晶體的生長；

(3)降溫階段：控制噴液板轉動，使得所述第一噴液口和第二噴液口至少部分重合，冷卻液經第一噴液口和第二噴液口噴射到爐體上。

進一步的，步驟(3)中，所述降溫階段中，控制噴液板轉動，使得所述第一噴液口和第二噴液口從部分重合至完全重合；

優選的，部分重合的面積為第二噴液口開口面積的30～80％；

優選的，部分重合的面積為第二噴液口開口面積的40～70％。

進一步的，步驟(3)中，所述降溫階段包括以下步驟：

1)第一降溫階段：控制第一噴液口和第二噴液口從第一次部分重合轉動至完全重合，第一次部分重合的面積為第二噴液口開口面積的30～60％，使得爐體內溫度降至900～1100℃；

2)第二降溫階段：控制第一噴液口和第二噴液口從完全重合至第二次部分重合，第二次部分重合的面積為第二噴液口開口面積的50～80％，使得爐體內溫度降至400～600℃；

3)第三降溫階段：控制第一噴液口和第二噴液口從第二次部分重合至完全重合，使得爐體內溫度降至室溫。

進一步的，所述第一降溫階段中，第一次部分重合的面積為第二噴液口開口面積的40％～50％；

優選的，所述第二降溫階段中，第二次部分重合的面積為第二噴液口開口面積的60～70％；

優選的，所述第一降溫階段、第二降溫階段和/或第三降溫階段中所述轉動的速率為1～50°/h；優選的，所述第一降溫階段、第二降溫階段和/或第三降溫階段中所述轉動的速率為5～20°/h。