一种制备单晶的装置和碳化硅单晶的制备方法制造方法及图纸

本申请公开了一种制备单晶的装置和碳化硅单晶的制备方法，属于半导体材料领域。该制备单晶的装置包括坩埚、加热线圈组和保温结构，所述坩埚形成生长腔，所述生长腔包括盛放原料的原料区和设置籽晶的长晶区，所述加热线圈组围绕所述坩埚的侧壁设置，所述加热线圈组包括与所述原料区对应设置的第一线圈组和，与所述长晶区对应设置的第二线圈组，沿自原料至籽晶的方向，所述第二线圈组的内径增大。该单晶生长装置不仅可以调节生长单晶的生长腔内径向温度梯度；并且可以在降低径向温度梯度的同时，可以保证具有一定的轴向温度梯度，而可以高效率的制得高质量的单晶。

A device for preparing single crystals and a method for preparing silicon carbide single crystals

【技术实现步骤摘要】
一种制备单晶的装置和碳化硅单晶的制备方法
本申请涉及一种制备单晶的装置和碳化硅单晶的制备方法，属于半导体材料领域。
技术介绍
碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。目前碳化硅单晶的主要制备方法是物理气相传输(PVT)法。在PVT法制备单晶的过程中，生长单晶的生长腔内存在径向温度梯度和轴向温度梯度。在单晶稳定生长阶段，较大的轴向温度梯度具有较快的单晶生长速度，较小的径向温度梯度可以减少引入应力及位错。但是在实际生产中难以同时达到大轴向温度梯度和小径向温度梯度。另一方面，在碳化硅单晶生长过程中，常常需要径向温度梯度发生一定的变化来改善单晶质量。单晶生长初期需要一定的径向温度梯度来完成横向生长，生长初期较大的径向温度梯度可在一定程度上减轻空洞的产生。而单晶生长后期则需要促进单晶纵向生长，不需要较大的径向温度梯度。总的来说，为快速制得高质量、低缺陷的碳化硅单晶，需要在单晶生长初期的径向温度梯度大，轴向温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备单晶的装置，包括由内至外设置的坩埚、保温结构和加热线圈组，所述坩埚形成生长腔，所述生长腔包括盛放原料的原料区和设置籽晶的长晶区，其特征在于，/n所述加热线圈组包括与所述原料区对应设置的第一线圈组和，与所述长晶区对应设置的第二线圈组，/n沿自原料至籽晶的方向，所述第二线圈组的内径增大。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备单晶的装置，包括由内至外设置的坩埚、保温结构和加热线圈组，所述坩埚形成生长腔，所述生长腔包括盛放原料的原料区和设置籽晶的长晶区，其特征在于，
所述加热线圈组包括与所述原料区对应设置的第一线圈组和，与所述长晶区对应设置的第二线圈组，
沿自原料至籽晶的方向，所述第二线圈组的内径增大。


2.根据权利要求1所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述第一线圈组的内径相同；
优选地，所述坩埚与所述加热线圈组共中心轴线，同一高度的所述加热线圈组的内壁与所述坩埚外侧壁的距离相等；
优选地，所述加热线圈组为中空圆柱形，所述坩埚为圆柱形。


3.根据权利要求1所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述第二线圈组的内径连续增大，所述第二线圈组的侧壁与所述坩埚的中轴线的夹角为10-45°。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述保温结构包括上保温结构，所述上保温结构与所述籽晶对应的位置设置测温孔；
所述装置还包括调节机构，所述调节机构能够调节所述测温孔的开口面积，以调节所述生长腔内的径向温度梯度。


5.根据权利要求4所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述调节机构包括保温环组，所述保温环组的外径与所述测温孔的内径相同，所述保温环组的中心设置通孔；
所述保温环组包括多个内径递减保温环，将内径由大至小的所述保温环依次放入所述测温孔，以减小所述测温孔的开口面积。


6.根据权利要求5所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述保温环包括保温环主体和保温环主体内壁设置的向内延伸的支撑台，所述支撑台设置在所述保温环主体的底部，所述支撑台的厚度不大于5mm。


7.根据权利要求5所述的制备单晶的装置，其特征在于，所述调节机构还包括调节室和第一输送机构；
所述调节室与所述测温孔连通，所述调节室设置石英窗，所述石英窗与所述测温孔光路...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宇晗，方帅，周敏，姜兴刚，窦文涛，宗艳民，
申请(专利权)人：山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37