[發明專利]單晶生長裝置

有效

• 申請號: 202210136243.2
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114561693B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 李遠田;陳俊宏;吳亞娟
• 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: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 吳婷

本發明公開了一種單晶生長裝置，包括：外坩堝，外坩堝限定出生長腔，生長腔的頂壁設有籽晶；第一內坩堝，第一內坩堝設于生長腔內，且第一內坩堝與籽晶沿軸向相對布置，第一內坩堝的朝向籽晶的一端敞開，第一內坩堝的外側壁與外坩堝的內側壁間隔開以限定出氣流通道，第一內坩堝用于盛放碳化硅原料；第二內坩堝，第二內坩堝在生長腔內且位于第一內坩堝的背離籽晶的一側，第二內坩堝的朝向第一內坩堝的一端敞開，第二內坩堝適于盛放用于產生補償氣氛的硅料或用于產生摻雜氣氛的摻雜劑，第二內坩堝適于在第一位置和第二位置之間移動以連通或隔斷氣流通道與第二內坩堝的內腔。根據本發明的單晶生長裝置，可以提高碳化硅晶體生長過程的連續性。

技術領域

本發明涉及碳化硅晶體生長技術領域，尤其是涉及一種單晶生長裝置。

背景技術

在PVT(物理氣相傳輸)法制備碳化硅晶體的工藝中，通常需要根據要制備的晶體種類以及晶體的生長進程來為晶體提供補償氣氛或者摻雜氣氛，但是現有工藝中，由于單晶生長設備結構復雜，為實現氣氛補償，容易導致晶體的生長連續性降低，從而導致晶體生長效率低下。

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單晶生長裝置，所述單晶生長裝置可以實現生長過程中生長氣氛的補償，從而實現碳化硅晶體生長過程的連續性，提高晶體品質。

根據本發明的單晶生長裝置，包括：外坩堝，所述外坩堝限定出生長腔，生長腔的頂壁設有籽晶；第一內坩堝，所述第一內坩堝設于所述生長腔內，且所述第一內坩堝與所述籽晶沿軸向相對布置，所述第一內坩堝的朝向所述籽晶的一端敞開，所述第一內坩堝的外側壁與所述外坩堝的內側壁間隔開以限定出氣流通道，所述第一內坩堝用于盛放碳化硅原料；第二內坩堝，所述第二內坩堝設在所述生長腔內，且所述第二內坩堝設于所述第一內坩堝的背離所述籽晶的一側，所述第二內坩堝的朝向所述第一內坩堝的一端敞開，所述第二內坩堝適于盛放用于產生補償氣氛的硅料或用于產生摻雜氣氛的摻雜劑，其中，所述第二內坩堝適于在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置時，所述第二內坩堝的至少部分側壁嵌于所述氣流通道內，以使所述第二內坩堝的內腔與所述氣流通道分隔開，在所述第二位置時，所述第二內坩堝與所述第一內坩堝在軸向上間隔開，以使所述第二內坩堝的內腔與所述氣流通道連通，所述補償氣氛或所述摻雜氣氛通過所述氣流通道流向所述籽晶。

根據本發明的單晶生長裝置，通過在外坩堝內設置適于盛放碳化硅原料的第一內坩堝和適于盛放硅料或摻雜劑的第二內坩堝，第一內坩堝和外坩堝之間限定出氣流通道，使得籽晶在生長過程中需要補充碳化硅氣氛或摻雜時，可以控制氣流通道和第二內坩堝的內腔連通，從而使得第二內坩堝產生的補償氣氛或摻雜氣氛通過氣流通道遷移到籽晶，如此，實現生長過程中的生長氣氛的補償，從而提高碳化硅晶體生長過程的連續性，以制得合格品質和種類的碳化硅晶體。

進一步地，所述單晶生長裝置還包括：連接件，所述連接件設于所述氣流通道，所述連接件形成為沿所述第一內坩堝的周向延伸的環狀，所述連接件的內壁與所述第一內坩堝的外壁相連，所述連接件的外壁與所述外坩堝的內壁相連，所述連接件上形成有多個沿厚度方向貫穿的通氣口，多個所述通氣口與所述氣流通道連通且沿所述連接件的周向間隔布置。

在一些實施例中，所述第二內坩堝的側壁的鄰近頂端的部分形成有封堵部，所述封堵部形成為沿所述第一內坩堝的周向延伸的環狀，所述封堵部沿徑向的寬度與所述氣流通道的寬度適配，所述第二內坩堝處于所述第一位置時，所述封堵部位于所述氣流通道內以隔斷所述氣流通道和所述第二內坩堝的內腔。

進一步地，所述第一內坩堝的底端形成有導熱部，所述導熱部形成為圓臺狀，所述導熱部的直徑與所述封堵部的內徑相適配，所述第二內坩堝處于所述第一位置時，所述封堵部的內側壁與所述導熱部的外側壁密封配合。

在一個具體的示例中，所述封堵部沿所述外坩堝的軸向的厚度不大于所述導熱部的厚度。