[發明專利]一種用于PVT法制備晶體的反應器組件及其使用方法和應用

有效

• 申請號: 202110482795.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113215654B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉鵬飛;劉星;劉家朋;李加林
• 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;C30B29/36
• 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: 馮妙娜

本申請公開了一種用于PVT法制備晶體的反應器組件，屬于半導體材料制備領域。該反應器組件包括：反應腔，所述反應腔包括原料腔和廢料腔，所述廢料腔的底端低于所述原料腔的底端；加熱機構，所述加熱機構套設在所述原料腔外側，用于加熱所述原料腔；長晶腔，所述長晶腔與所述原料腔通過氣相傳輸通道連通，所述原料腔內的原料升華產生的原料氣通過氣相傳輸通道傳輸至所述長晶腔內的籽晶處長晶；平推流機構，所述平推流機構將所述原料腔內長晶過程中產生的廢料移動至所述廢料腔。本反應器組件能夠及時將廢料移動至廢料腔，提高原料的升華速率和利用率，并且減少晶體的缺陷。

技術領域

本申請涉及一種用于PVT法制備晶體的反應器組件，屬于半導體材料制備領域。

背景技術

目前碳化硅晶體的制備中，主要使用物理氣相傳輸(簡稱PVT法)技術，該技術通過將碳化硅原料升華分解成氣相組分Si_mC_n后，在軸向溫度梯度的驅動下，傳輸至籽晶處結晶生長為碳化硅晶體。PVT法是一個復雜過程，必須對許多參數綜合加以控制，例如生長溫度、溫度梯度、籽晶與生長原料直接的距離、氣體壓強等，任何一個參數未能得到很好地控制，晶體生長的穩定性將會被破壞。

在碳化硅晶體的生長后期，碳化硅原料會發生非化學計量比分解，更多的硅原子以各種氣相組分Si_mC_n的形式存在，當m＞n時，氣相組分Si_mC_n為氣態的富硅基團，就會導致碳化硅原料中碳過量，出現石墨化現象，形成廢料。碳化硅原料的石墨化是常見的不穩定因素，它將增大晶體石墨化和形成其他缺陷的可能性，使得晶體生長速率在很大程度上受到限制。

目前的解決方法一是在石墨坩堝中加入額外的固態硅，可補償生長原料中硅的缺失，在一定程度上阻止生長原料的石墨化，但是這將導致液態硅滴的形成與多型結構的轉變；二是使用鉭坩堝創造一個吸附碳的環境，可以顯著抑制生長原料的石墨化，但鉭坩堝價格過高，無法大規模化使用。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提出了一種用于PVT法制備晶體的反應器組件，該反應器組件通過平推流機構及時將原料腔內的廢料轉移至廢料腔，使得該廢料不再繼續受熱參與晶體的生長，原料腔內的原料始終保持相同的碳化程度，提高原料氣組分的均勻性，進而提高原料的升華速率和利用率，有利于得到高質量的碳化硅晶體。

該用于PVT法制備晶體的反應器組件，其特征在于，包括：

反應腔，所述反應腔包括原料腔和廢料腔，所述廢料腔的底端低于所述原料腔的底端；

加熱機構，所述加熱機構套設在所述原料腔外側，用于加熱所述原料腔；

長晶腔，所述長晶腔與所述原料腔通過氣相傳輸通道連通，所述原料腔內的原料升華產生的原料氣通過氣相傳輸通道傳輸至所述長晶腔內的籽晶處長晶；

平推流機構，所述平推流機構將所述原料腔內長晶過程中產生的廢料移動至所述廢料腔。

可選地，長晶腔內設置有籽晶，反應腔內原料升華得到的原料氣通過氣相傳輸通道傳輸至籽晶處開始長晶。

可選地，所述原料腔的頂部開口與所述廢料腔的頂部開口連通，所述平推流機構將所述廢料經過所述原料腔的頂部開口和所述廢料腔的頂部開口轉移至所述廢料腔。

可選地，所述原料腔套設在所述廢料腔的外圍；或

所述廢料腔套設在所述原料腔的外圍。

可選地，所述反應腔由反應腔內筒和反應腔外筒形成，所述反應腔外筒套設于所述反應腔內筒外側；和

所述反應腔外筒與所述反應腔內筒之間形成所述原料腔，所述反應腔內筒形成所述廢料腔；或所述反應腔外筒與所述反應腔內筒之間形成所述廢料腔，所述反應腔內筒形成所述原料腔。