一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法，涉及碳化硅生长技术领域。该碳化硅单晶生长装置包括坩埚、顶盖、碳化硅多晶过渡层和碳化硅耔晶。顶盖盖设于坩埚上，且与坩埚共同围成生长空腔，碳化硅多晶过渡层设置于顶盖靠近生长空腔的一侧，碳化硅耔晶粘接于碳化硅多晶过渡层远离顶盖的一侧。与现有技术相比，本发明专利技术提供的碳化硅单晶生长装置由于采用了设置于顶盖上的碳化硅多晶过渡层，所以能够防止顶盖与碳化硅耔晶直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法
本专利技术涉及碳化硅生长
，具体而言，涉及一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法。
技术介绍
目前，碳化硅作为第三代宽带隙半导体材料的代表，由于其优越的电学特性，故特别适用于制成耐高温的电子元件或者高压大功率元件。同时，碳化硅的导热特性优于其他半导体材料，碳化硅优良的特性使其在工业和军事上有很大的应用范围，主要体现在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。现在，生长碳化硅单晶的方法以物理气相传输法为主，首先将碳化硅耔晶粘接在石墨坩埚的埚盖上，再将埚盖盖设于石墨坩埚上，并加热至高温，以使高纯碳化硅原料升华且在碳化硅耔晶处(该处的温度较低)重新结晶。但是在高温条件下，由于石墨和碳化硅的热膨胀差异性，导致在碳化硅单晶生长初期产生较大的热应力，该热应力会造成碳化硅单晶的位错缺陷，严重时还会导致碳化硅单晶中裂纹的产生。有鉴于此，设计制造出一种能够降低热应力的碳化硅单晶生长装置及其生长方法特别是在碳化硅单晶生长中显得尤为重要。
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，能够防止顶盖与碳化硅耔晶直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。本专利技术的另一目的在于提供一种碳化硅单晶生长方法，能够防止顶盖与碳化硅耔晶直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。本专利技术是采用以下的技术方案来实现的。一种碳化硅单晶生长装置，包括坩埚、顶盖、碳化硅多晶过渡层和碳化硅耔晶，顶盖盖设于坩埚上，且与坩埚共同围成生长空腔，碳化硅多晶过渡层设置于顶盖靠近生长空腔的一侧，碳化硅耔晶粘接于碳化硅多晶过渡层远离顶盖的一侧。进一步地，碳化硅多晶过渡层的厚度范围为500微米至2000微米。进一步地，碳化硅耔晶的厚度范围为350微米至1000微米。进一步地，顶盖的中部设置有凸台，凸台朝生长空腔内延伸设置，碳化硅多晶过渡层设置于凸台上。进一步地，碳化硅单晶生长装置还包括加热线圈和保温碳毡，加热线圈围设于保温碳毡外，保温碳毡包裹于坩埚和顶盖外。进一步地，保温碳毡包括顶部保温部、侧壁保温部和底壁保温部，顶部保温部通过侧壁保温部与底壁保温部连接，顶部保温部贴设于顶盖上，侧壁保温部套设于坩埚的外周面，底壁保温部贴设于坩埚的底部。一种碳化硅单晶生长方法，应用于上述的碳化硅单晶生长装置，碳化硅单晶生长方法包括：在顶盖上制备碳化硅多晶过渡层；在碳化硅多晶过渡层上粘接碳化硅耔晶；将碳化硅原料放入坩埚，且盖上顶盖；在预设条件下升华碳化硅原料，以使升华形成的碳化硅气体在碳化硅耔晶上重新结晶。进一步地，在顶盖上制备碳化硅多晶过渡层的步骤包括：利用物理气相沉积或者化学气相沉积的方式在顶盖上沉积碳化硅多晶过渡层。进一步地，将碳化硅原料放入坩埚，且盖上顶盖的步骤后，碳化硅单晶生长方法还包括：将生长空腔内的空气抽出，并向生长空腔通入氩气；对坩埚进行加热。进一步地，在预设条件下升华碳化硅原料，以使升华形成的碳化硅气体在碳化硅耔晶上重新结晶的步骤中，预设条件为温度大于或者等于2000摄氏度，并且压力范围为1毫巴至100毫巴。本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置及其生长方法具有以下有益效果：本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置，顶盖盖设于坩埚上，且与坩埚共同围成生长空腔，碳化硅多晶过渡层设置于顶盖靠近生长空腔的一侧，碳化硅耔晶粘接于碳化硅多晶过渡层远离顶盖的一侧。与现有技术相比，本专利技术提供的碳化硅单晶生长装置由于采用了设置于顶盖上的碳化硅多晶过渡层，所以能够防止顶盖与碳化硅耔晶直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。本专利技术提供的碳化硅单晶生长方法，应用于碳化硅单晶生长装置，能够防止顶盖与碳化硅耔晶直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。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为本专利技术实施例提供的碳化硅单晶生长装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的碳化硅单晶生长装置中保温碳毡的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的碳化硅单晶生长方法的步骤框图。图标：100-碳化硅单晶生长装置；110-坩埚；120-顶盖；121-凸台；130-碳化硅多晶过渡层；140-碳化硅耔晶；150-加热线圈；160-保温碳毡；161-顶部保温部；162-侧壁保温部；163-底壁保温部；170-生长空腔；200-碳化硅原料。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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。请结合参照图1、图2和图3，本专利技术实施例提供了一种碳化硅单晶生长装置100，用于生长碳化硅单晶。其能够防止顶盖120与碳化硅耔晶140直接接触，降低由于热膨胀而引起的热应力，避免碳化硅单晶产生位错缺陷和裂纹。碳化硅单晶生长装置100包括坩埚110、顶盖120、碳化硅多晶过渡层13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅单晶生长装置，其特征在于，包括坩埚、顶盖、碳化硅多晶过渡层和碳化硅耔晶，所述顶盖盖设于所述坩埚上，且与所述坩埚共同围成生长空腔，所述碳化硅多晶过渡层设置于所述顶盖靠近所述生长空腔的一侧，所述碳化硅耔晶粘接于所述碳化硅多晶过渡层远离所述顶盖的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶生长装置，其特征在于，包括坩埚、顶盖、碳化硅多晶过渡层和碳化硅耔晶，所述顶盖盖设于所述坩埚上，且与所述坩埚共同围成生长空腔，所述碳化硅多晶过渡层设置于所述顶盖靠近所述生长空腔的一侧，所述碳化硅耔晶粘接于所述碳化硅多晶过渡层远离所述顶盖的一侧。


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，所述碳化硅多晶过渡层的厚度范围为500微米至2000微米。


3.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述碳化硅耔晶的厚度范围为350微米至1000微米。


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，所述顶盖的中部设置有凸台，所述凸台朝所述生长空腔内延伸设置，所述碳化硅多晶过渡层设置于所述凸台上。


5.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述碳化硅单晶生长装置还包括加热线圈和保温碳毡，所述加热线圈围设于所述保温碳毡外，所述保温碳毡包裹于所述坩埚和所述顶盖外。


6.根据权利要求5所述的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述保温碳毡包括顶部保温部、侧壁保温部和底壁保温部，所述顶部保温部通过所述侧壁保温部与所述底壁保温部连接，所述顶部保温部贴设于所述顶盖上，所述侧壁保温部套设于所述坩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，廖弘基，陈华荣，陈泽斌，杨树，洪棋典，
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