一种单晶生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种单晶生长装置，涉及晶片生长设备技术领域。该单晶生长装置，包括坩埚、籽晶结构、加热件、导向组件和多孔石墨板；坩埚的顶壁内侧配置成安装碳化硅碎晶片；导向组件设置在坩埚内部；导向组件内部形成第一容腔，籽晶结构设置在第一容腔的底壁；导向组件的外侧壁和坩埚的内侧壁共同形成第二容腔，第二容腔用于装盛碳化硅，第二容腔具有朝向坩埚的顶壁的开口；第一容腔和第二容腔通过开口连通；加热件设置在坩埚的外侧，加热件配置成向坩埚的侧壁提供热量，还配置成向坩埚的顶壁提供热量；多孔石墨板安装在第二容腔内部，且配置成供气态碳化硅穿过。本发明专利技术提供的单晶生长装置可以减少晶体中碳包覆物的产生，提高晶体品质。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶生长装置
本专利技术涉及晶片生长设备
，具体而言，涉及一种单晶生长装置。
技术介绍
碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，具有宽带隙、高临界电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度及化学稳定性好等特点，因此其作为制备高频率、大功率、高温、高频耐腐蚀和抗辐照半导体器件广泛的应用于极端环境中，碳化硅单晶在未来具有举足轻重的地位和很好的应用前景。因为碳化硅单晶困难的生产工艺，目前主要的方法为物理气相输运法(也叫改进PVT生长法)，化学气相沉积法和液相法，其中发展时间最久，最为成熟的工艺为物理气相输运法，利用了SiC升华，其中包括三个步骤：SiC源的升华；升华物的输运；表面反应和结晶。PVT法生长的过程是在一个密闭的石墨坩埚之中，通常在坩埚底部放置多晶SiC原料，在顶部放置籽晶，坩埚内部温度在2000～2300之间，并且在反应过程中充入惰性气体，利用原料与籽晶之间存在温度梯度，SiC气体从表面运输至籽晶上。传统的PVT生长是运用粘贴技术将籽晶粘贴至坩埚顶部，利用温度梯度使晶体进行生长，由于受到粘贴技术的限制，晶体尺寸及质量都有一定限制，并且粘贴工艺对晶体生长有着至关重要的影响，通常使用有机胶进行粘贴。顶部粘贴籽晶，在生长过程中，晶体的质量增大，晶体与坩埚盖的热膨胀系数不一，将造成晶体内部应力的产生，使晶体容易开裂；在传统PVT长晶过程使用的是一次升华法，即在生长过程中，SiC原料在坩埚下部升华，然后利用气体传输至坩埚盖顶部籽晶处进行晶体生长，原料所产生的C颗粒会沿着温度梯度输运到晶体表面，从而这会增加晶体生长过程中碳包裹物发生的机率，导致晶体优良率的降低。
技术实现思路
本专利技术的目的包括，提供了一种单晶生长装置，其能够减少晶体中碳包覆物的产生，提高晶体品质。本专利技术的实施例可以这样实现：本专利技术的实施例提供了一种单晶生长装置，包括坩埚、籽晶结构、加热件、导向组件和多孔石墨板；所述坩埚的顶壁内侧配置成安装碳化硅碎晶片；所述导向组件设置在所述坩埚内部；所述导向组件内部形成第一容腔，所述籽晶结构设置在所述第一容腔的底壁；所述导向组件的外侧壁和所述坩埚的内侧壁共同形成第二容腔，所述第二容腔用于装盛碳化硅，所述第二容腔具有朝向所述坩埚的顶壁的开口；所述第一容腔和所述第二容腔通过所述开口连通；所述加热件设置在所述坩埚的外侧，所述加热件配置成向所述坩埚的侧壁提供热量，还配置成向所述坩埚的顶壁提供热量；所述多孔石墨板安装在所述第二容腔内部，且配置成供气态碳化硅穿过。本专利技术实施例中提供的单晶生长装置相对于现有技术的有益效果包括：在该单晶生长装置中放置碳化硅原料进行晶片生长的情况下，可以通过加热件向坩埚的侧壁进行加热，以使得第二容腔中的碳化硅挥发；挥发的碳化硅自开口散发至坩埚的顶壁，且停留在碳化硅碎晶片上以形成碳化硅多晶，完成碳化硅的第一次升华。然后通过加热件向坩埚的顶壁提供热量，以使得碳化硅多晶挥发，且在第一容腔的导向作用下，碳化硅气氛则可以在籽晶结构上生长，完成碳化硅的二次升华。其中，可以将籽晶结构放置在坩埚的底部，可以减少晶片的内部应力的产生，从而降低晶片开裂的风险，并且晶体不受重力作用的影响，可以自由生长，提高晶体的品质。另外，由于设置了多孔石墨板，以通过多孔石墨板吸收碳化硅气氛中的碳颗粒，由此减少晶体的碳包覆物的产生，以提高晶体的品质。可选地，所述导向组件包括第一导向件、第二导向件和第三导向件；所述第一导向件安装在所述坩埚的底壁上，且所述第三导向件内凹形成第一腔室，所述籽晶结构安装在所述第一腔室的底部；所述第二导向件设置在所述第一导向件远离所述坩埚底壁的一侧，且所述第二导向件内部形成与所述第一腔室连通的第二腔室，所述第二导向件的外侧与所述坩埚的内侧壁共同形成所述第二容腔；所述多孔石墨板安装在所述第二导向件和所述坩埚内侧壁之间；所述第三导向件设置在所述第二导向件远离所述第一导向件的一侧，所述第三导向件内部形成与所述第二腔室连通的第三腔室；所述第三导向件的外侧与所述坩埚内侧壁形成所述开口；所述第三腔室与所述开口连通；所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室共同形成所述第一容腔。可选地，所述第三导向件倾斜形成锥形，且使得第三腔室呈扩口状。可选地，所述第一腔室包括连通的第一直筒段和第一扩口段；所述第一直筒段与所述第二腔室连通，所述第一扩口段的内径自靠近所述第一直筒段的一端至远离所述第一直筒段的一端逐渐减小。可选地，所述第二腔室包括连通的第二直筒段和第二扩口段，所述第二直筒段与所述第三腔室连通，所述第二扩口段与所述第一腔室连通，所述第二扩口段的内径自靠近所述第一腔室的一侧至远离所述第一腔室的一侧逐渐减小。可选地，所述加热件包括第一加热部和第二加热部；所述第一加热部和所述第二加热部均靠近所述坩埚的外侧壁设置；所述第一加热部对应所述第一腔室设置，且配置成向所述第一腔室提供热量；所述第二加热部对应所述第二容腔设置，且配置成像所述第二容腔提供热量。可选地，所述坩埚的顶壁的内侧具有相邻设置的第一区域和第二区域；所述第一容腔朝向所述第一区域设置，所述第二容腔朝向所述第二区域设置；所述第二区域配置成安装所述碳化硅碎晶片。可选地，所述加热件包括第三加热部和第四加热部；所述第三加热部对应所述第二区域设置，且配置成向所述第二区域提供热量；所述第四加热部对应所述第一区域设置，且配置成向所述第一区域提供热量。可选地，所述导向组件设置在所述坩埚中部，且所述第二容腔环绕所述导向组件设置。可选地，所述多孔石墨板的外侧裹附设置有耐高温涂层。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本申请实施例中提供的单晶生长装置的结构示意图；图2为本申请实施例中提供的单晶生长装置进行第一次升华的示意图；图3为本申请实施例中提供的单晶生长装置进行第二次升华的示意图。图标：10-单晶生长装置；100-坩埚；110-顶壁；111-第一区域；112-第二区域；113-碳化硅碎晶片；120-侧壁；200-导向组件；201-第一容腔；202-第二容腔；203-开口；210-第一导向件；211-第一腔室；2111-第一直筒段；2112-第一扩口段；220-第二导向件；221-第二腔室；2211-第二直筒段；2212-第二扩口段；230-第三导向件；231-第三腔室；300-多孔石墨板；400-加热件；410-第一加热部；420-第二加热部；430-第三加热部；440-第四加热部；500-籽晶结构。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶生长装置，其特征在于，包括坩埚、籽晶结构、加热件、导向组件和多孔石墨板；/n所述坩埚的顶壁内侧配置成安装碳化硅碎晶片；/n所述导向组件设置在所述坩埚内部；所述导向组件内部形成第一容腔，所述籽晶结构设置在所述第一容腔的底壁；所述导向组件的外侧壁和所述坩埚的内侧壁共同形成第二容腔，所述第二容腔用于装盛碳化硅，所述第二容腔具有朝向所述坩埚的顶壁的开口；所述第一容腔和所述第二容腔通过所述开口连通；/n所述加热件设置在所述坩埚的外侧，所述加热件配置成向所述坩埚的侧壁提供热量，还配置成向所述坩埚的顶壁提供热量；/n所述多孔石墨板安装在所述第二容腔内部，且配置成供气态碳化硅穿过。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶生长装置，其特征在于，包括坩埚、籽晶结构、加热件、导向组件和多孔石墨板；
所述坩埚的顶壁内侧配置成安装碳化硅碎晶片；
所述导向组件设置在所述坩埚内部；所述导向组件内部形成第一容腔，所述籽晶结构设置在所述第一容腔的底壁；所述导向组件的外侧壁和所述坩埚的内侧壁共同形成第二容腔，所述第二容腔用于装盛碳化硅，所述第二容腔具有朝向所述坩埚的顶壁的开口；所述第一容腔和所述第二容腔通过所述开口连通；
所述加热件设置在所述坩埚的外侧，所述加热件配置成向所述坩埚的侧壁提供热量，还配置成向所述坩埚的顶壁提供热量；
所述多孔石墨板安装在所述第二容腔内部，且配置成供气态碳化硅穿过。


2.根据权利要求1所述的单晶生长装置，其特征在于，所述导向组件包括第一导向件、第二导向件和第三导向件；
所述第一导向件安装在所述坩埚的底壁上，且所述第三导向件内凹形成第一腔室，所述籽晶结构安装在所述第一腔室的底部；
所述第二导向件设置在所述第一导向件远离所述坩埚底壁的一侧，且所述第二导向件内部形成与所述第一腔室连通的第二腔室，所述第二导向件的外侧与所述坩埚的内侧壁共同形成所述第二容腔；所述多孔石墨板安装在所述第二导向件和所述坩埚内侧壁之间；
所述第三导向件设置在所述第二导向件远离所述第一导向件的一侧，所述第三导向件内部形成与所述第二腔室连通的第三腔室；所述第三导向件的外侧与所述坩埚内侧壁形成所述开口；所述第三腔室与所述开口连通；
所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室共同形成所述第一容腔。


3.根据权利要求2所述的单晶生长装置，其特征在于，所述第三导向件倾斜形成锥形，且使得第三腔室呈扩口状。


4.根据权利要求2所述的单晶生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树，张洁，洪棋典，廖弘基，
申请(专利权)人：湖南三安半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43