本发明专利技术提供一种碳化硅单晶生长控制装置，包括壳体、加热装置、硅源气体管道和碳源气体管道。壳体内形成有反应腔室，反应腔室内设有碳化硅籽晶置放位；加热装置设于壳体，用以控制反应腔室的内部温度；硅源气体管道用以向反应腔室内通入硅源气体，碳源气体管道用以向反应腔室内通入碳源气体；硅源气体管道设有第一质量流量控制器，用以监测和控制硅源气体的流量；碳源气体管道设有第二质量流量控制器，用以监测和控制碳源气体的流量。本发明专利技术还提供一种碳化硅单晶生长控制方法。本发明专利技术能够调节和控制硅源气体流量和碳源气体流量之比，使得反应腔室内硅源气体中的Si与碳源气体中C的比例为1:1，从而能够制备出高纯度高质量的SiC单晶。晶。晶。
【技术实现步骤摘要】
碳化硅单晶生长控制装置及控制方法
[0001]本专利技术涉及碳化硅制备
，尤其涉及一种碳化硅单晶生长控制装置及控制方法。
技术介绍
[0002]碳化硅材料(SiC)具有很多优点：禁带宽，导热性能好，击穿电场高，电子饱和速率高，热稳定性好，化学稳定性强。SiC的禁带宽度大，适合用于发展短波光电子器件；导热性能好，有利于SiC基器件在高温下工作；电子饱和速率高，适合制造高频器件；击穿电场高，有利于制造高功率器件；化学稳定性强，器件可以在腐蚀性环境下工作。因此，高质量SiC晶体/晶片可以说是SiC半导体产业的核心基础，SiC半导体产业环节包含“SiC单晶衬底—外延片—芯片和封装—应用”。各产业环节均对SiC单晶片的杂质含量有较高要求。低质量的SiC单晶片会影响外延薄膜的质量和重复性，也会对器件造成漏电流过大等不良影响，所以高质量的单晶SiC在半导体产业中尤为重要。
[0003]SiC的制备主要有三种方法：液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)、高温物理气相传输法(High Temperature Physical Vapor Transport，HTPVT)和高温化学气相沉积法(High Temperature Chemical Vapor Deposition，HTCVD)。其中，HTCVD法最重要的优点在于因为特气纯度高、杂质含量低，有利于制备高纯度高质量的半绝缘碳化硅晶体，但由于难以控制反应气体中碳源和硅源的比例，碳多硅少或者硅多碳少，都会在SiC晶体形成很多缺陷，影响SiC晶体的质量和纯度，使用HTCVD法来制备SiC也因此受到了限制。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的是提出一种碳化硅单晶生长控制装置，旨在控制反应气体中硅源和碳源的比例，以通过HPTVD法来制备高纯度高质量的SiC晶体。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种碳化硅单晶生长控制装置，包括：
[0006]壳体，所述壳体内形成有反应腔室，所述反应腔室内设有碳化硅籽晶置放位；
[0007]加热装置，设于所述壳体，用以控制所述反应腔室的内部温度；以及，
[0008]硅源气体管道和碳源气体管道，均与所述反应腔室连通，所述硅源气体管道用以向所述反应腔室内通入硅源气体，所述碳源气体管道用以向所述反应腔室内通入碳源气体；其中，
[0009]所述硅源气体管道设有第一质量流量控制器，所述碳源气体管道设有第二质量流量控制器，所述第一质量流量控制器用以监测和控制硅源气体的流量，所述第二质量流量控制器用以监测和控制碳源气体的流量。
[0010]可选地，所述硅源气体管道与所述碳源气体管道的气流方向均由下至上。
[0011]可选地，所述碳化硅单晶生长控制装置还包括氢气管道，所述氢气管道与所述反应腔室连通，所述氢气管道用以向所述反应腔室内通入氢气；和/或，所述碳化硅单晶生长控制装置还包括金属去除剂管道，所述金属去除剂管道与所述反应腔室连通，所述金属去
除剂管道用以向所述反应腔室内通入金属去除气体。
[0012]可选地，所述碳化硅籽晶置放位设置于所述反应腔室的顶壁中心处。
[0013]可选地，所述加热装置为加热线圈，所述加热线圈缠绕设置于所述反应腔室的周侧壁。
[0014]可选地，所述加热线圈包括多个从下到上并排设置的子线圈，多个所述子线圈的发热温度从下到上递减。
[0015]本专利技术还提供一种碳化硅单晶生长控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0016]将碳化硅籽晶放置于反应腔室内的碳化硅籽晶置放位；
[0017]通过加热装置控制反应腔室的内部温度；
[0018]通过硅源气体管道向所述反应腔室内通入硅源气体；
[0019]通过碳源气体管道向所述反应腔室内通入碳源气体；以及，
[0020]调节硅源气体管道处的第一质量流量控制器与碳源气体管道处的第二质量流量控制器，以控制硅源气体流量和碳源气体流量之比。
[0021]进一步地，所述控制方法还包括以下步骤：
[0022]通过氢气管道向所述反应腔室内通入氢气；和/或，通过金属去除剂管道向所述反应腔室内通入二氯乙烯气体。
[0023]进一步地，所述硅源气体管道与所述碳源气体管道的气流方向均从下到上，所述加热装置为加热线圈，所述加热线圈缠绕设置于所述反应腔室的周侧壁，所述通过加热装置控制反应腔室的内部温度的步骤具体包括以下步骤：
[0024]控制所述加热线圈的发热温度从下到上递减；
[0025]控制硅源气体和碳源气体进入所述反应腔室时的温度范围为2300℃～2800℃；以及，
[0026]控制所述碳化硅籽晶置放位处的温度范围为1800℃～2200℃。
[0027]进一步地，所述通过硅源气体管道向所述反应腔室内通入硅源气体的步骤中，所述硅源气体为SiH4；
[0028]所述通过碳源气体管道向所述反应腔室内通入碳源气体的步骤中，所述碳源气体为烷烃、烯烃和炔烃中的任意一种。
[0029]本专利技术提供一种碳化硅单晶生长控制装置，通过设置硅源气体管道和碳源气体管道，以向反应腔室内通入硅源气体及碳源气体，并在两个气体管道处分别设置质量流量控制器，用以监测和控制通入的硅源气体和碳源气体的流量，以调节和控制硅源气体流量和碳源气体流量之比，使得反应腔室内硅源气体中的Si与碳源气体中C的比例为1:1，从而能够制备出高纯度高质量的SiC单晶。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术一实施例中碳化硅单晶生长控制装置的结构示意图；
[0032]图2为本专利技术另一实施例中碳化硅单晶生长控制装置的结构示意图。
[0033]附图标号说明：
[0034]标号名称标号名称100壳体200碳化硅籽晶置放位300加热装置410硅源气体管道420碳源气体管道430氢气管道440金属去除剂管道510第一质量流量控制器520第二质量流量控制器
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[0035]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0036]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0037]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内形成有反应腔室，所述反应腔室内设有碳化硅籽晶置放位；加热装置，设于所述壳体，用以控制所述反应腔室的内部温度；以及，硅源气体管道和碳源气体管道，均与所述反应腔室连通，所述硅源气体管道用以向所述反应腔室内通入硅源气体，所述碳源气体管道用以向所述反应腔室内通入碳源气体；其中，所述硅源气体管道设有第一质量流量控制器，所述碳源气体管道设有第二质量流量控制器，所述第一质量流量控制器用以监测和控制硅源气体的流量，所述第二质量流量控制器用以监测和控制碳源气体的流量。2.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，所述硅源气体管道与所述碳源气体管道的气流方向均由下至上。3.如权利要求2所述的碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，所述碳化硅单晶生长控制装置还包括氢气管道，所述氢气管道与所述反应腔室连通，所述氢气管道用以向所述反应腔室内通入氢气；和/或，所述碳化硅单晶生长控制装置还包括金属去除剂管道，所述金属去除剂管道与所述反应腔室连通，所述金属去除剂管道用以向所述反应腔室内通入金属去除气体。4.如权利要求2所述的碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，所述碳化硅籽晶置放位设置于所述反应腔室的顶壁中心处。5.如权利要求2所述的碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，所述加热装置为加热线圈，所述加热线圈缠绕设置于所述反应腔室的周侧壁。6.如权利要求5所述的碳化硅单晶生长控制装置，其特征在于，所述加热线圈包括多个从下到上并排设置的子...
【专利技术属性】
技术研发人员：林大野，王治中，蔡钦铭，
申请(专利权)人：广州爱思威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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