晶体原料盛载装置及晶体生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种晶体原料盛载装置及晶体生长装置，涉及晶体生长设备的技术领域，晶体原料盛载装置包括依次水平相邻紧靠设置的多个承载单元，多个承载单元中包括对应于远离籽晶承载装置上的籽晶的小平面的一端设置的第一承载单元；沿远离籽晶的小平面的一端向靠近籽晶的小平面的一端的方向，从第一承载单元至位于第一承载单元靠近籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个承载单元能够承载的原料的高度依次降低；本发明专利技术能够降低小平面位置的多型转变几率，提高晶体良率。

Crystal material loading device and crystal growth device

【技术实现步骤摘要】
晶体原料盛载装置及晶体生长装置
本专利技术涉及晶体生长设备
，尤其是涉及一种晶体原料盛载装置及晶体生长装置。
技术介绍
碳化硅单晶材料因其自身宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，其制成的半导体器件能够满足对当今对高功率和强辐射器件的需求，是制备高温、高频、高功率和抗辐射器件的理想衬底材料，并在混合动力汽车、高压输电、LED(发光二极管)照明和航天航空等领域崭露头角，而生长高质量的SiC(碳化硅)晶体则是实现这些SiC基器件的优异性能的基础。SiC晶体不会出现在大自然中，只能通过合成的方法来获得SiC晶体。目前碳化硅单晶的方法主要有物理气相传输法(也称为物理气相沉积法)、高温化学气相沉积法、液相外延法等。其中物理气相传输法是发展最成熟的，这种方法被世界上绝大多数研究机构和公司所采用。物理气相传输法(PVT)采用中频感应加热，高密度石墨坩埚作为发热体。SiC粉料放置在石墨坩埚底部，SiC籽晶处于石墨坩埚顶部，生长4H-SiC(碳化硅晶体的一种结构类型)普遍采用C(碳)面作为生长面进行晶体生长。通过调节坩埚外部的保温层使得SiC原料区处温度较高，而顶部坩埚盖籽晶处温度较低。然后必须在2100摄氏度以上的温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成Si(硅)、Si2C(碳化二硅)、SiC2(二碳化硅)等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶成碳化硅单晶。在物理气相传输法生长碳化硅中的掺杂物掺杂符合在CVD(化学气相沉积法)生长碳化硅中所发现的趋势，都存在小平面(facet)效应，也即在小平面区杂质浓度与非小平面区有很大差异，一般小平面区的氮掺杂浓度较高。根据学术研究发现，多型的转变基本上都是从小平面开始生长的，且研究还发现生长气氛高过饱和更加容易发生多型转变。一旦小平面(facet)发生晶型转变，多型将迅速繁殖并向生长面中心生长直至将整个生长面覆盖，这将严重影响晶体良率，如何降低物理气相传输法生长碳化硅过程中的多型转变一直是当前研究的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供晶体原料盛载装置，以降低晶体生长过程中多型转变的几率。本专利技术的目的还在于提供一种晶体生长装置，以降低晶体生长过程中多型转变的几率。本专利技术提供的晶体原料盛载装置，用于放置在晶体生长装置内，所述晶体生长装置内在所述晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置，所述晶体原料盛载装置包括依次水平相邻紧靠设置的多个承载单元，多个所述承载单元中包括对应于远离所述籽晶承载装置上的籽晶的小平面的一端设置的第一承载单元；沿远离所述籽晶的小平面的一端向靠近所述籽晶的小平面的一端的方向，从所述第一承载单元至位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个所述承载单元能够承载的原料的高度依次降低。进一步地，所述晶体原料盛载装置包括基体，所述基体沿水平方向依次设置有顶部开口的多个容腔，每个容腔形成一个承载单元；沿远离所述籽晶的小平面的一端向靠近所述籽晶的小平面的一端的方向，从所述第一承载单元至位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个所述承载单元的侧壁的高度依次降低。进一步地，所述第一承载单元呈筒型，位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元依次环绕所述第一承载单元呈半环形或环形设置。进一步地，所述第一承载单元的截面为圆形，位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元依次环绕所述第一承载单元呈半圆环形或圆环形设置；位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元对应的圆心依次设置在所述第一承载单元的圆心靠近所述籽晶的小平面的一侧，且多个所述承载单元的圆心的连线呈直线设置。进一步地，所述晶体原料盛载装置还包括多孔板，所述多孔板覆盖在位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元上。本专利技术提供的晶体生长装置，所述晶体生长装置内设置有本专利技术提供的晶体原料盛载装置，所述晶体生长装置内在所述晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置。优选的，所述籽晶承载装置的用于放置籽晶的承载面倾斜设置，籽晶的小平面的一端靠近所述承载面的高端设置。优选的，所述承载面与所述晶体生长装置的主生长梯度所在的方向呈80度～89.5度。优选的，所述晶体生长装置包括坩埚和加热机构，所述籽晶承载装置为坩埚盖；所述加热机构包括感应加热线圈，所述感应加热线圈绕设在所述坩埚的外侧，所述感应加热线圈的两端位于坩埚的同一侧；所述籽晶的小平面一端靠近所述感应加热线圈的两端所在的方位设置。优选的，所述籽晶承载装置包括主体部以及籽晶承载部，所述籽晶承载部与所述主体部通过燕尾槽卡接连接。本专利技术提供的晶体原料盛载装置，用于放置在晶体生长装置内，晶体生长装置内在晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置，晶体原料盛载装置包括依次水平相邻紧靠设置的多个承载单元，多个承载单元中包括对应于远离籽晶承载装置上的籽晶的小平面的一端设置的第一承载单元；沿远离籽晶的小平面的一端向靠近籽晶的小平面的一端的方向，从第一承载单元至位于第一承载单元靠近籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个承载单元能够承载的原料的高度依次降低。本专利技术晶体原料盛载装置在盛装晶体的生长原料时，使得原料表面凸起，且凸出位置也即是第一承载单元的位置，其对应着籽晶远离小平面的一端，第一承载单元位置的原料距离籽晶最近。在物理气相传输法生长碳化硅晶体的过程中，当温度加热到2100摄氏度以上时，晶体生长装置的腔室内压力低于100mabr(毫巴)，原料便开始升华，由于晶体生长装置的侧壁是发热体，在靠近晶体生长装置的侧壁位置的原料温度高，中间的原料温度低，所以原料的温度梯度是从晶体生长装置的侧壁向内的，当原料开始升华后，生长气氛中Si、Si2C、SiC2等气体便会沿着温度梯度，输送至籽晶的远离小平面的一端(也即，第一承载单元的位置)，然后在籽晶的远离小平面的一端首先沉积结晶成碳化硅单晶，然后生长气氛再输送至小平面，此时输送至小平面的气氛已非过饱和且生长速率降低，对应的成核自由能提高，相应的在小平面位置的多型转变几率减小，提高了晶体生长的良率。本专利技术提供的晶体生长装置内设置有本专利技术提供的晶体原料盛载装置，晶体生长装置在晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置。本专利技术晶体生长装置的有益效果可参见本专利技术提供的晶体原料盛载装置的效果分析，在此不再赘述。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为现有常规晶体生长方向的原理示意简图；图2为本专利技术实施例提供的晶体生长装置的晶体生长方向的原理示意简图；图3为本专利技术实施例提供的晶体原料盛载装置的第一种具体形式的示意图；图4为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体原料盛载装置，用于放置在晶体生长装置内，所述晶体生长装置在所述晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置，其特征在于，所述晶体原料盛载装置包括依次水平相邻紧靠设置的多个承载单元，多个所述承载单元中包括对应于远离所述籽晶承载装置上的籽晶的小平面的一端设置的第一承载单元；/n沿远离所述籽晶的小平面的一端向靠近所述籽晶的小平面的一端的方向，从所述第一承载单元至位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个所述承载单元能够承载的原料的高度依次降低。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体原料盛载装置，用于放置在晶体生长装置内，所述晶体生长装置在所述晶体原料盛载装置的上方设置有籽晶承载装置，其特征在于，所述晶体原料盛载装置包括依次水平相邻紧靠设置的多个承载单元，多个所述承载单元中包括对应于远离所述籽晶承载装置上的籽晶的小平面的一端设置的第一承载单元；
沿远离所述籽晶的小平面的一端向靠近所述籽晶的小平面的一端的方向，从所述第一承载单元至位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个所述承载单元能够承载的原料的高度依次降低。


2.根据权利要求1所述的晶体原料盛载装置，其特征在于，所述晶体原料盛载装置包括基体，所述基体沿水平方向依次设置有顶部开口的多个容腔，每个容腔形成一个承载单元；
沿远离所述籽晶的小平面的一端向靠近所述籽晶的小平面的一端的方向，从所述第一承载单元至位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元，每个所述承载单元的侧壁的高度依次降低。


3.根据权利要求2所述的晶体原料盛载装置，其特征在于，所述第一承载单元呈筒型，位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元依次环绕所述第一承载单元呈半环形或环形设置。


4.根据权利要求3所述的晶体原料盛载装置，其特征在于，所述第一承载单元的截面为圆形，位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一侧的承载单元依次环绕所述第一承载单元呈半圆环形或圆环形设置；
位于所述第一承载单元靠近所述籽晶的小平面的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽斌，王旻峰，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