[發明專利]碳化硅晶體生長裝置

有效

• 申請號: 202111448965.3
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114108096B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 燕靖;陳俊宏
• 申請（專利權）人: 江蘇集芯半導體硅材料研究院有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種碳化硅晶體生長裝置，包括：坩堝組件，所述坩堝組件具有容納腔，所述容納腔適于放置原料和籽晶，所述坩堝組件具有進氣口、出氣口和進氣通道，所述進氣口和所述出氣口均與所述容納腔連通，所述進氣通道的進氣端位于所述容納腔外，所述進氣通道的出氣端埋入所述原料內，所述進氣通道適于通入含有氣態釩化合物的混合氣，所述進氣口適于通入含有還原性氣體的吹掃氣，所述原料受熱升華產生的碳化硅氣體適于在所述混合氣和所述吹掃氣的驅動下傳輸至所述籽晶表面沉積，所述出氣口用于排出過剩氣體。根據本發明的碳化硅晶體生長裝置，可以避免碳化硅晶體純度下降，并且在長晶過程中，易于控制晶體品質。

技術領域

本發明涉及碳化硅晶體生長技術領域，尤其是涉及一種碳化硅晶體生長裝置。

背景技術

相關技術中指出，引入釩補償氮、硼是本領域制備半絕緣碳化硅晶體最常用的方法之一，具體操作過程是將少量的固體釩摻入碳化硅粉末中，并通過研磨、攪拌使二者混合均勻。當溫度達到2100℃以上時，碳化硅粉末以及金屬釩受熱升華并在碳化硅籽晶上沉積、生長，從而成功地將釩引入到碳化硅晶體中。但這種釩摻雜的方法存在以下缺陷：高溫條件下，碳化硅與金屬釩發生化化學反應生成碳化釩從而消耗了碳化硅中的碳原子，使氣相中的硅碳原子比過高，生長中的碳化硅晶體中出現形成硅摻雜物，此外，現有的方法也無法實現對氣態釩和碳化硅氣體的混合比例的有效控制。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明在于提出一種碳化硅晶體生長裝置，所述碳化硅晶體生長裝置可以在實現利用釩補償氮、硼制備碳化硅晶體的同時避免晶體中出現硅摻雜物，節約原料。

根據本發明的碳化硅晶體生長裝置，包括：坩堝組件，所述坩堝組件具有容納腔，所述容納腔適于放置原料和籽晶，所述坩堝組件具有進氣口、出氣口和進氣通道，所述進氣口和所述出氣口均與所述容納腔連通，所述進氣通道的進氣端位于所述容納腔外，所述進氣通道的出氣端埋入所述原料內，所述進氣通道適于通入含有氣態釩化合物的混合氣，所述進氣口適于通入含有還原性氣體的吹掃氣，所述原料受熱升華產生的碳化硅氣體適于在所述混合氣和所述吹掃氣的驅動下傳輸至所述籽晶表面沉積，所述出氣口用于排出過剩氣體。

根據本發明實施例的碳化硅晶體生長裝置，與相關技術中將碳化硅原料和金屬釩混合，然后使原料和金屬釩共同受熱來在晶體中摻雜釩的方式相比，避免了碳化硅原料和金屬釩在高溫下發生化學反應生成碳化釩從而消耗碳化硅中的碳原子，以及由此帶來的氣相中的硅碳原子比過高，生長中的碳化硅晶體中出現硅摻雜物，導致碳化硅晶體純度下降，而且，由于通入的是氣態釩化合物，在長晶過程中，更容易對氣態釩和碳化硅氣體的混合比例進行有效控制，從而實現晶體品質可控化。而且這種有序的先混合后還原的方法使得碳化硅氣體與氣態釩得到均勻的混合，并使得氣態釩在從坩堝中溢出后得到充分的還原，從而提高碳化硅晶體中釩摻雜的空間均勻性。

根據本發明的一些實施例，所述混合氣包括載氣和氣態釩化合物，所述吹掃氣包括載氣和還原性氣體，其中，所述載氣為惰性氣體，所述還原性氣體為氫氣。

在一些實施例中，所述容納腔包括：第一腔室，所述第一腔室適于放置所述籽晶；第二腔室，所述第二腔室位于所述第一腔室的內側，所述第二腔室適于盛放所述原料；所述進氣口和所述出氣口均形成于所述第一腔室的腔壁且均與所述第一腔室連通，所述進氣通道的進氣端位于所述第一腔室的外側，所述進氣通道的出氣端位于所述第二腔室內并埋入原料。

進一步地，所述坩堝組件包括：生長坩堝，所述進氣口和所述出氣口均形成于所述生長坩堝；內坩堝，所述內坩堝設于所述生長坩堝的內側，所述內坩堝包括：堝本體，所述堝本體的外壁與所述生長坩堝的內壁限定出所述第一腔室，所述堝本體的內側限定出所述第二腔室，所述堝本體的外周壁上形成有連通所述第二腔室和所述第一腔室的連通口；連接軸管，所述連接軸管用于連接所述堝本體和所述生長坩堝，所述連接軸管限定出所述進氣通道。