【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械
，涉及一种采用升华法高速制造碳化硅晶体的装置及方法。
技术介绍
近年来，碳化硅基板已经被开始用于制造半导体器件。碳化硅半导体是一种化合物半导体，也是继第一代元素半导体材料硅和第二代化合物半导体材料砷化镓，磷化镓，磷化铟等之后发展起来的第三代宽带隙半导体材料的代表。与前两代半导体材料相比，碳化硅具有宽带隙、高热导率、高临界击穿电场、高载流子饱和漂移速度以及极好的化学稳定性等特点，因此非常适合用于高温、大功率电子器件领域。碳化硅晶体的合成技术至今已经有100多年的历史。目前普遍采用的升华法是由前苏联科学家Tairov和Tsvetkov于1978年在Lely法的基础上进行了改进，采用籽晶来控制晶体生长的构型，解决了Lely法自发成核生长的问题，可得到单一构型的碳化硅单晶。目前升华法已被证实是能够生长大尺寸碳化硅单晶最有效的标准方法。升华法一般采用中频感应加热方式，碳化硅晶体生长室由石墨坩埚盖和石墨坩埚体组成。坩埚盖的作用是放置籽晶，坩埚体的作用是放置碳化硅粉料，通过加热使碳化硅粉料气化，加热后的碳化硅气体上升到籽晶处结晶形成碳化硅单晶体。然而现有技术中，碳化硅会无熔融地在2800℃附近直接升华，但由于升华的碳化硅类的浓度低，要抑制多晶的发生非常困难，加上是在高温中进行，高品质的碳化硅晶体高速生长非常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对...
【技术保护点】
一种采用升华法高速制造碳化硅晶体的装置，其特征在于，包括供外部气体和/或液体输入的管道(G)，所述管道(G)能够输出气体到坩埚(1)的内腔。
【技术特征摘要】
1.一种采用升华法高速制造碳化硅晶体的装置，其特征在于，
包括供外部气体和/或液体输入的管道(G)，所述管道(G)能够
输出气体到坩埚(1)的内腔。
2.根据权利要求1所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
装置，其特征在于，所述管道(G)内输入的气体或者液体能够
通过预加热装置进行预加热。
3.根据权利要求1所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
装置，其特征在于，所述管道(G)内输出的气体为载流气体、
蚀刻气体、碳源气体、硅源气体或者以上几种气体的混合气体。
4.根据权利要求1所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
装置，其特征在于，所述管道(G)连通有一个或一个以上的支
管(G1)，所述支管(G1)上连有用于控制支管(G1)流通量的
流量控制器(G2)。
5.根据权利要求4所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
装置，其特征在于，所述流量控制器(G2)为手动流量控制阀、
MFC或者浮子流量计。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用升华法高速制
造碳化硅晶体的装置，其特征在于，所述坩埚(1)内腔的底部设
置有与上述管道(G)相连通的供气装置，所述供气装置能够吹
出气体使坩埚(1)内的碳化硅粉末原料浮游或移动。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用升华法高速制
造碳化硅晶体的装置，其特征在于，所述坩埚(1)内腔的上部设
置有用于安装籽晶的籽晶固定器(2)，所述籽晶固定器(2)能够
转动。
8.根据权利要求7所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
装置，其特征在于，所述籽晶固定器(2)能够在驱动结构的带动
下自转的同时公转。
9.根据权利要求8所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体的
\t装置，其特征在于，所述籽晶固定器(2)具有相对水平方向倾斜
的安装面(3)。
10.根据权利要求6所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述供气装置能够在驱动件的作用下自转
和/或移动。
11.根据权利要求6所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述供气装置包括底板(4)，所述底板(4)
内具有供气通道(5)，所述底板(4)的底部具有与供气通道(5)
相通且穿设在坩埚(1)底部的供气管(6)，所述供气管(6)与
上述管道(G)相连通，所述底板(4)上具有与供气通道(5)
相通的出气口(8)。
12.根据权利要求11所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述底板(4)包括位于底板(4)上部的
喷管(7)，所述出气口(8)位于喷管(7)的外周壁上。
13.根据权利要求12所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述喷管(7)的外周壁上具有若干个径向
支管(9)，所述径向支管(9)与出气口(8)相通。
14.根据权利要求12所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述喷管(7)的顶部具有呈伞状的防尘部
(10)。
15.根据权利要求11所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述供气装置能够在驱动件的作用下自转
和/或移动，所述驱动件能够驱动底板(4)自转和/或移动。
16.根据权利要求6所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述供气装置能够在驱动件的作用下自转
和/或移动，所述供气装置包括穿设在坩埚(1)底部的通气管柱，
所述通气管柱与上述管道(G)相连通，所述通气管柱的外周具
有喷气口，所述驱动件能够驱动通气管柱自转和/或移动。
17.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用升华法高速
制造碳化硅晶体的装置，其特征在于，所述坩埚(1)的外周设置
有由一个或一个以上加热器(11)形成的加热系统。
18.根据权利要求17所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述加热系统能够分别以不同的温度对坩
埚(1)中的三个区域进行加热，区域一(14)为分布有固态碳化
硅原料的坩埚(1)内腔的下部，区域二(13)为分布有固态碳化
硅原料和气态碳化硅的坩埚(1)内腔的中部，区域三(12)为分
布有气态碳化硅和籽晶的坩埚(1)内腔的上部。
19.根据权利要求17所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述加热系统能够对籽晶进行周期性地加
热。
20.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用升华法高速
制造碳化硅晶体的装置，其特征在于，所述坩埚(1)的上部具有
缩口(1a)。
21.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用升华法高速
制造碳化硅晶体的装置，其特征在于，所述坩埚(1)具有用于添
加碳化硅原料的加料口。
22.根据权利要求7所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述籽晶固定器(2)具有一个或一个以上。
23.根据权利要求22所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述坩埚(1)包括埚盖(15)和埚体(16)，
多个所述籽晶固定器(2)设置在埚盖(15)的顶部和/或侧壁上。
24.根据权利要求9所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述坩埚(1)上具有连通外界和坩埚(1)
内腔的出气通道(17)。
25.根据权利要求24所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述出气通道(17)位于安装面(3)的倾
\t斜方向或垂直方向上。
26.根据权利要求8所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述驱动结构包括位于坩埚(1)顶部的贯
穿孔(18)，所述贯穿孔(18)内穿设有转动轴(19)，所述转动
轴(19)上具有太阳轮(20)，所述太阳轮(20)的外周设置有齿
圈(21)，所述齿圈(21)固定在坩埚(1)上，所述太阳轮(20)
和齿圈(21)之间啮合连接有至少一个行星轮(22)，所述转动轴
(19)能够带动太阳轮(20)转动使行星轮(22)自转的同时绕
着太阳轮(20)公转，所述籽晶固定器(2)固定在行星轮(22)
上。
27.根据权利要求8所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述驱动结构包括位于坩埚(1)顶部的贯
穿孔(18)，所述贯穿孔(18)内穿设有公转轴(23)，所述公转
轴(23)上固定有连接架(24)，所述连接架(24)上转动连接有
至少一个齿轮一(25)，所述坩埚(1)上固定有齿轮二(26)，所
述齿轮一(25)能够在公转轴(23)的带动下绕着齿轮二(26)
公转的同时自转，所述籽晶固定器(2)固定在齿轮一(25)上。
28.一种采用升华法高速制造碳化硅晶体的装置中使用的坩
埚，其特征在于，所述坩埚(1)内腔的底部设置有，所述供气装
置能够吹出气体使坩埚(1)内的碳化硅粉末原料浮游或移动。
29.根据权利要求28所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述坩埚(1)内腔的上部设置有用于安装
籽晶的籽晶固定器(2)，所述籽晶固定器(2)能够转动。
30.根据权利要求29所述的采用升华法高速制造碳化硅晶体
的装置，其特征在于，所述籽晶固定器(2)能够在驱动结构的带
动下自转的同时公转。
31.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：星野政宏，张乐年，
申请(专利权)人：台州市一能科技有限公司，星野政宏，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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