碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶制备设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶制备设备，属于晶体生长领域。所述碳化硅单晶生长装置包括生长容器、生长基座和缓气机构；所述生长容器底部设置有容置空间，所述容置空间内用于放置碳化硅粉料；所述生长基座设置在所述生长容器的顶部，用于在所述生长基座上生长碳化硅单晶；所述缓气机构设置在所述生长容器内，位于所述容置空间与生长基座之间的位置处；且所述缓气机构上具有气体通道，以使生长气氛能经所述气体通道到达所述生长容器顶部的生长基座处。所述碳化硅单晶制备设备包括上述碳化硅单晶生长装置。上述碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶制备设备制备出的碳化硅单晶品质更好，且产量更高。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅单晶生长装置及碳化硅单晶制备设备
本专利技术涉及晶体生长领域，尤其是涉及一种碳化硅单晶生长装置，以及包括该碳化硅单晶生长装置的碳化硅单晶制备设备。
技术介绍
碳化硅(SiC)单晶材料是制备高温、高频、高功率和抗辐射半导体器件的理想衬底材料，在混合动力汽车、高压输电、LED照明和航空航天等领域得到广泛应用。碳化硅单晶几乎不会以天然状态出现，而只能通过合成的方法获得碳化硅单晶。现有技术中一般通过物理气相沉积的方式获得碳化硅单晶。依照该方法制备碳化硅单晶的设备包括生长容器，生长容器一般为坩埚，器材质一般为石墨，其包括生长容器体和生长容器盖，生长容器盖能够盖合在生长容器体上，从而在生长容器内形成密闭的生长空间。生长容器的底部用于放置碳化硅粉料，顶部则设置有生长基座；生长基座上用于固定碳化硅籽晶，且具有碳化硅单晶的生长面。具体制备碳化硅单晶的大致过程为：首先以感应加热的方式使石墨生长容器发热，并使石墨生长容器在竖直方向上形成温度梯度，且底部的温度高，而顶部的温度低；在石墨生长容器底部的温度达到一定温度(例如2100℃)时(且符合其他相应条件，如低压等)，碳化硅粉料会升华形成碳化硅单晶的生长气氛，其气相组分包括气态的Si、Si2C、SiC2等，该气相组分会上升；当上升至生长容器顶部时，由于顶部的温度较低，在碳化硅籽晶处就会结晶形成碳化硅单晶。但在以上述制备碳化硅单晶的过程中，会存在以下问题：碳化硅粉料在升华为气体时，会发生非化学计量比的分解。具体地，在碳化硅单晶的生长前期，生长气氛的组分中富硅；一方面使得生长面上易形成硅滴，从而会导致微管和多型的转变；另一方面又导致碳化硅粉料的石墨化，从而在生长的中期/中后期，会形成碳颗粒，这些碳颗粒会被气相组分吹动上升粘附到晶体生长面，从而导致碳包裹物的形成。而在生长的后期，生长气氛的组分富碳，这些富碳的气相组分上升至晶体生长面时，会将已经生长的碳化硅单晶中的硅原子析出，从而导致碳化硅单晶表面的石墨化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳化硅单晶生长装置及一种包括该碳化硅单晶生长装置的碳化硅单晶制备设备，以改善或缓解现有技术中存在的上述技术问题。本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置，其包括生长容器、生长基座和缓气机构；所述生长容器底部设置有容置空间，所述容置空间内用于放置碳化硅粉料；所述生长基座设置在所述生长容器的顶部，用于在所述生长基座上生长碳化硅单晶；所述缓气机构设置在所述生长容器内，位于所述容置空间与生长基座之间的位置处；且所述缓气机构上具有气体通道，以使生长气氛能经所述气体通道到达所述生长容器顶部的生长基座处。其中，所述缓气机构为环形，所述缓气机构的外周缘与所述生长容器的内壁相接，所述缓气机构的环孔形成所述气体通道。其中，沿竖直由下至上方向，所述缓气机构的环孔的孔径递减。其中，所述缓气机构上的气体通道的数量为多个，且多个气体通道在所述缓气机构上均匀分布。其中，所述缓气机构包括多个块，相邻的两个块之间具有构成气体通道的间隙。其中，所述碳化硅单晶生长装置还包括导流机构，所述导流机构设置在所述生长容器内，且位于所述缓气机构与所述生长基座之间，用于将碳化硅粉料升华产生的气体引导向到所述生长基座方向。其中，所述导流机构的下端与所述缓气机构接触；所述导流机构上设置有导流孔，所述导流孔的下端与所述缓气机构的气体通道相接，上端朝向所述生长基座。其中，所述缓气机构的表面具有保护层，所述保护层的材质为碳化钨、碳化铌或碳化钽。其中，所述导流机构的表面具有保护层，所述保护层的材质为碳化钨、碳化铌或碳化钽。本专利技术提供的碳化硅单晶制备设备，其包括上述碳化硅单晶生长装置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置，其包括生长容器、生长基座和具有气体通道的缓气机构，且缓气机构设置在容置空间和生长基座之间。这样首先在碳化硅单晶的生长前期，通过在缓气机构处形成硅滴，一方面，减少在生长基座的生长面上形成硅滴；另一方面，缓气机构上形成的硅滴滴入到碳化硅粉料上，可以再度用于碳化硅单晶的生长制备，从而能够提高碳化硅单晶的产量。其次，在碳化硅单晶的生长中期及中后期，在缓气机构上形成碳包裹物，减少在生长基座的生长面上形成碳包裹物，从而可以改善获得的碳化硅单晶的品质。第三，在碳化硅单晶的生长后期，碳化硅粉料升华产生的富碳气体可以从缓气机构上在生长前期形成的碳化硅晶体中将硅原子析出，一方面，可以避免生长基座的生长面上生长出的碳化硅单晶中的硅原子被析出而发生碳化，以及减少碳原子在生长基座的生长面上的附着，从而改善碳化硅单晶的品质；另一方面，补充了硅原子的气体可以继续在生长基座的生长面上形成碳化硅单晶，从而提高碳化硅单晶的产量。本专利技术提供的碳化硅单晶制备设备，其包括上述碳化硅单晶生长装置，因此，其同样具有上述碳化硅单晶生长装置所具有的各有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第一实施方式的第一实施例中的立体剖视示意图；图2为图1所示碳化硅单晶生长装置的平面剖视示意图；图3为图2所示碳化硅单晶生长装置中缓气机构的结构示意图；图4为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第一实施方式的第二实施例中的立体剖视示意图；图5为图4所示碳化硅单晶生长装置的平面剖视示意图；图6为图5所示碳化硅单晶生长装置中缓气机构的结构示意图；图7为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置的第一实施方式的一个其他实施例中缓气机构的结构示意图；图8为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置的第一实施方式的另一个其他实施例中缓气机构的结构示意图；图9为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置的第一实施方式的另一个其他实施例中缓气机构的结构示意图；图10为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置的第一实施方式的另一个其他实施例中缓气机构的结构示意图；图11为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置的第一实施方式的另一个其他实施例中缓气机构的结构示意图；图12为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第二实施方式的第一实施例中的立体剖视示意图；图13为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第二实施方式的第二实施例中的立体剖视示意图；图14为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第三实施方式的第一实施例中的立体剖视示意图；图15为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第三实施方式的第二实施例中的立体剖视示意图；图16为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第一实施例中的立体剖视示意图；图17为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第二实施例中的立体剖视示意图；图18为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第三实施例中的立体剖视示意图；图19为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第四实施例之一的立体剖视示意图；图20为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第四实施例之二的立体剖视示意图；图21为本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置在其第四实施方式的第五实施例之一的立体剖视示意图；图22为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于碳化硅单晶生长装置，其特征在于，包括生长容器、生长基座和缓气机构；所述生长容器底部设置有容置空间，所述容置空间内用于放置碳化硅粉料；所述生长基座设置在所述生长容器的顶部，用于在所述生长基座上生长碳化硅单晶；所述缓气机构设置在所述生长容器内，位于所述容置空间与生长基座之间的位置处；且所述缓气机构上具有气体通道，以使生长气氛能经所述气体通道到达所述生长容器顶部的生长基座处。

【技术特征摘要】
1.一种用于碳化硅单晶生长装置，其特征在于，包括生长容器、生长基座和缓气机构；所述生长容器底部设置有容置空间，所述容置空间内用于放置碳化硅粉料；所述生长基座设置在所述生长容器的顶部，用于在所述生长基座上生长碳化硅单晶；所述缓气机构设置在所述生长容器内，位于所述容置空间与生长基座之间的位置处；且所述缓气机构上具有气体通道，以使生长气氛能经所述气体通道到达所述生长容器顶部的生长基座处。2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述缓气机构为环形，所述缓气机构的外周缘与所述生长容器的内壁相接，所述缓气机构的环孔形成所述气体通道。3.根据权利要求2所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，沿竖直由下至上方向，所述缓气机构的环孔的孔径递减。4.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述缓气机构上的气体通道的数量为多个，且多个气体通道在所述缓气机构上均匀分布。5.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽斌，张洁，廖弘基，陈华荣，
申请(专利权)人：福建北电新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35