一种晶体制备装置及生长方法制造方法及图纸

本说明书提供一种晶体制备装置及晶体生长方法。该装置包括：生长腔体；至少一个加热单元位于生长腔体内部，其中，至少一个加热单元包括至少一个流通通道，至少一个流通通道贯穿至少一个加热单元，在晶体生长过程中，至少一个加热单元上表面放置源材料。该方法包括：将籽晶和源材料置于生长腔体中生长晶体，其中，源材料分布在位于生长腔体内的至少一个加热单元上表面，其中，至少一个加热单元包括至少一个流通通道，至少一个流通通道贯穿至少一个加热单元；在晶体生长过程中，基于温度传感组件获得的晶体生长时生长腔体内的温度控制至少一个加热单元的至少一个参数，使晶体生长时生长腔体内的径向温差不超过晶体生长温度的第一预设范围。

【技术实现步骤摘要】
一种晶体制备装置及生长方法优先权声明本申请要求2020年05月06日提交的中国申请号2020103733298的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及晶体制备领域，特别涉及一种晶体制备装置及生长方法。
技术介绍
半导体晶体(例如，碳化硅单晶)具有优异的物理化学性能，因此成为制造高频率和大功率器件的重要材料。物理气相传输法(PhysicalVaporTransport，PVT)是一种用于制备半导体晶体的方法。物料在高温条件下分解升华为气相组分，气相组分在轴向温度梯度驱动下传输至低温区的籽晶处，并在籽晶表面沉积生成晶体。然而，在晶体的生长过程中，不仅存在轴向温度梯度，还存在径向温度梯度。在生长大尺寸的晶体时，较大的径向温度梯度会导致晶体生长缺陷，降低晶体的质量和产率。此外，由于物料覆盖区域的径向温度梯度较大，使得升华的各个气相组分的摩尔比沿径向分布不均匀，不利于晶体的稳定生长。因此，有必要提供一种改进的晶体制备装置及其生长方法，以制备大尺寸、高质量的晶体。
技术实现思路
本说明书一个方面提供一种晶体制备装置，所述装置包括：生长腔体；至少一个加热单元位于所述生长腔体内部，其中，所述至少一个加热单元包括至少一个流通通道，所述至少一个流通通道贯穿所述至少一个加热单元，在晶体生长过程中，所述至少一个加热单元上表面放置源材料。在一些实施例中，一个所述加热单元至少包括两个以上流通通道，所述至少一个加热单元上中心区域的所述至少一个流通通道开口的密度小于所述至少一个加热单元边沿区域的所述至少一个流通通道开口的密度。在一些实施例中，一个所述流通通道的截面积不大于所述源材料粒径的1.5倍。在一些实施例中，一个所述加热单元上的所述至少一个流通通道的开口面积总和为所述一个加热单元面积的20％-60％。在一些实施例中，所述至少一个加热单元通过至少一个导电电极连接到至少一个导电环，所述至少一个导电环位于所述至少一个加热单元的上表面或/和下表面。在一些实施例中，所述装置还包括控制组件和温度传感组件，所述控制组件基于所述温度传感组件获得的晶体生长时所述生长腔体内的温度，控制所述至少一个加热单元的至少一个参数，使晶体生长时所述生长腔体内的径向温差不超过晶体生长温度的第一预设范围。在一些实施例中，所述控制组件还基于所述温度传感组件获得的晶体生长时所述生长腔体内的温度，控制所述至少一个加热单元的至少一个参数，使晶体生长时所述生长腔体内的轴向温度梯度维持稳定。本说明书另一个方面提供一种晶体生长方法，所述方法包括：将籽晶和源材料置于生长腔体中生长晶体，其中，所述源材料分布在位于所述生长腔体内的至少一个加热单元上表面，其中，所述至少一个加热单元包括至少一个流通通道，所述至少一个流通通道贯穿所述至少一个加热单元；在晶体生长过程中，基于温度传感组件获得的晶体生长时所述生长腔体内的温度控制所述至少一个加热单元的至少一个参数，使晶体生长时所述生长腔体内的径向温差不超过晶体生长温度的第一预设范围。在一些实施例中，所述方法还包括：在晶体生长过程中，基于温度传感组件获得的晶体生长时所述生长腔体内的温度控制所述至少一个加热单元的至少一个参数，使晶体生长时所述生长腔体内的轴向温度梯度维持稳定。在一些实施例中，所述至少一个参数包括电流或加热功率中的至少一个。附图说明本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：图1是一些实施例所示的示例性晶体制备装置的示意图；图2是一些实施例所示的示例性温度反馈调节系统的示意图；图3是另一些实施例所示的示例性晶体制备装置的示意图；图4是一些实施例所示的示例性加热单元排布的俯视图；图5是另一些实施例所示的示例性加热单元排布的俯视图；图6是一些实施例所示的示例性第一电极和示例性第二电极的示意图；图7是一些实施例所示的示例性电极固定板的俯视图；图8是另一些实施例所示的示例性晶体制备装置的示意图；图9是一些实施例所示的示例性至少一个加热单元的示意图；图10是另一些实施例所示的示例性晶体制备装置的示意图；图11A是一些实施例所示的示例性至少一个加热单元的俯视图；图11B是一些实施例所示的示例性至少一个加热单元的侧视图；图12是一些实施例所示的示例性至少一个导电环的示意图；图13是一些实施例所示的示例性晶体生长方法的流程图；图14是另一些实施例所示的示例性晶体生长方法的流程图；图15是一些实施例所示的示例性制得的晶体的示意图；图16是一些实施例所示的示例性籽晶制备方法的流程图；图17是一些实施例所示的示例性籽晶制备过程的示意图。图中，100为晶体制备装置；110为生长腔体；120为加热组件；111为生长腔体盖；112为生长腔主体；130为保温层；150为籽晶；160为源材料；1210为温度补偿组件；1211为第二电极；1212为至少一个加热单元；1213为第一电极；1214为铜线；1215为电极固定板；1215-1为第一孔洞；1215-2为第二孔洞；1215-3为测温孔；1216为固定框架；1220为第一加热组件；1240为第二加热组件；1241-至少一个导电环；1242-第一导电电极；1243-第二导电电极；1244-第一电极插柱；1245-第二电极插柱；1246-第一电极孔A；1247-第一电极孔B；1248-第二电极孔；1250-至少一个流通通道；1251-第一流通通道圆周；1252-第二流通通道圆周；1253-第三流通通道圆周；1254-第四流通通道圆周；210-温度传感组件；220-加热组件；230-控制组件；2310-待扩径六方晶型籽晶；2321-晶面族为{1}的正六边形六方晶型籽晶；2322-晶面族为{11}的正六边形六方晶型籽晶；2330-进行紧密拼接后的多个正六边形六方晶型籽晶；2340-进行第二切割后得到的待生长六方晶型籽晶；2341-拼接缝隙。具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。需要理解的是，为了便于对本申请的描述，术语“中心”、“上表面”、“下表面”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“外周”、“外部”等指示的位置关系为基于附图所示的位置关系，而不是指示所指的装置、组件或单元必须具有特定的位置关系，不能理解为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体制备装置，其特征在于，所述装置包括：/n生长腔体；/n至少一个加热单元位于所述生长腔体内部，其中，/n所述至少一个加热单元包括至少一个流通通道，所述至少一个流通通道贯穿所述至少一个加热单元，/n在晶体生长过程中，所述至少一个加热单元上表面放置源材料。/n

【技术特征摘要】
20200506 CN 20201037332981.一种晶体制备装置，其特征在于，所述装置包括：
生长腔体；
至少一个加热单元位于所述生长腔体内部，其中，
所述至少一个加热单元包括至少一个流通通道，所述至少一个流通通道贯穿所述至少一个加热单元，
在晶体生长过程中，所述至少一个加热单元上表面放置源材料。


2.根据权利要求1所述的晶体制备装置，其特征在于，一个所述加热单元至少包括两个以上流通通道，所述至少一个加热单元上中心区域的所述至少一个流通通道开口的密度小于所述至少一个加热单元边沿区域的所述至少一个流通通道开口的密度。


3.根据权利要求1所述的晶体制备装置，其特征在于，一个所述流通通道的截面积不大于所述源材料粒径的1.5倍。


4.根据权利要求1所述的晶体制备装置，其特征在于，一个所述加热单元上的所述至少一个流通通道的开口面积总和为所述一个加热单元面积的20％-60％。


5.根据权利要求1所述的晶体制备装置，其特征在于，
所述至少一个加热单元通过至少一个导电电极连接到至少一个导电环，所述至少一个导电环位于所述至少一个加热单元的上表面或/和下表面。


6.根据权利要求1所述的晶体制备装置，其特征在于，所述装置还包括控制组件和温度传感组件，所述控制组件基于所述温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，杨田，梁振兴，
申请(专利权)人：眉山博雅新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51