本发明专利技术公开了一种制备单晶碳化硅的生长装置，包括生长坩埚和进气控制组件，生长坩埚包括坩埚本体和盖体，坩埚本体内盛放有碳化硅粉体，盖体设置在坩埚本体上；进气控制组件位于坩埚本体的进气端，用于根据碳化硅粉体的质量变化控制进入坩埚本体内的气体。本发明专利技术可根据坩埚本体内碳化硅粉体的质量变化控制进入坩埚本体内的气体，从而调节坩埚本体内部气流环境，提升晶体生长速度和生长质量。提升晶体生长速度和生长质量。提升晶体生长速度和生长质量。
【技术实现步骤摘要】
一种制备单晶碳化硅的生长装置
[0001]本专利技术涉及晶体生长领域，尤其是涉及一种制备单晶碳化硅的生长装置。
技术介绍
[0002]半导体碳化硅单晶材料自上世纪90年代开始商业化以来，经过近30年的发展，已逐步成为功率电子器件和微波射频器件的优选基底材料。随着下游器件技术的不断发展和产业化程度的不断提升，碳化硅单晶衬底质量需求也日趋严苛。
[0003]目前，最为成熟的碳化硅单晶制备技术为物理气相输运法(简称PVT法)，其基本原理是通过中频感应加热放置于线圈中心的石墨坩埚，石墨坩埚壁感应发热后将热量传输至其内部的碳化硅粉体并致其升华。该方法在生长过程中主要依靠温度梯度和压力梯度来推进碳化硅气体的升华和晶体的生长，但是其升华速度慢，晶体生长速度有待提高；而且在晶体生长不同时期，坩埚内部气氛不同，前期富硅，后期富碳，不均匀的气体组分容易导致晶体缺陷。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术在于提出一种制备单晶碳化硅的生长装置，可根据坩埚本体内碳化硅粉体的质量变化控制进入坩埚本体内的气体，从而调节坩埚本体内部气流环境，提升晶体生长速度和生长质量。
[0005]根据本专利技术制备单晶碳化硅的生长装置，包括：
[0006]生长坩埚，所述生长坩埚包括坩埚本体和盖体，所述坩埚本体内盛放有碳化硅粉体，所述盖体设置在所述坩埚本体上；
[0007]进气控制组件，所述进气控制组件位于所述坩埚本体的进气端，用于根据所述碳化硅粉体的质量变化控制进入坩埚本体内的气体。
[0008]根据本专利技术制备单晶碳化硅的生长装置，可以利用通入气体形成的气流促进碳化硅粉体的升华，也可利用气流带动升华的碳化硅蒸气向籽晶的方向移动，加快了晶体的生长速度。同时，随着晶体不断生长，坩埚内部气流组分逐渐变化，通过利用碳化硅粉体的质量变化，自动控制通入气体，从而调节坩埚本体内部的气流环境，使得通入的气体成分可以根据生长阶段的不同而自动改变，确保坩埚本体内部始终处于一个适宜晶体生长的气体氛围中，加速晶体生长同时，可以减少晶体由于坩埚本体内成分变化而导致的位错和其他瑕疵等，提高了晶体的生长质量。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述进气控制组件包括：
[0010]原料盛放件，所述原料盛放件设置于所述坩埚本体内，用于盛放所述碳化硅粉体；
[0011]弹性件，所述弹性件与所述原料盛放件连接，用于根据所述碳化硅粉体的质量变化带动所述原料盛放件沿着所述生长坩埚的轴向方向移动；
[0012]气流控制阀，所述气流控制阀位于所述坩埚本体的进气端，与气源连接，用于根据所述原料盛放件的移动，控制进入所述坩埚本体内的气体。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述原料盛放件上设有进气孔和出气孔，所述进气孔与所述气流控制阀连通，所述出气孔与所述进气孔、所述坩埚本体内部连通；所述出气孔设有多个，多个所述出气孔均匀设在所述原料盛放件放置碳化硅粉体的侧壁上。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述气流控制阀形成有气口，并设置有用于遮挡所述气口的遮挡件，所述遮挡件与所述原料盛放件连接，适于随着所述原料盛放件的移动不同程度地遮挡所述气口。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述气流控制阀设有三个所述气口，三个所述气口分别与三个不同气源进行连接，所述三个不同气源分别为富硅气体、富碳气体和惰性气体，所述遮挡件适于随着所述原料盛放件的移动变换对三个所述气口的遮挡程度，以使通入所述坩埚本体的气体符合晶体各个阶段生长的需求。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，还包括气流混合仓，所述气流混合仓为中空结构，所述气流混合仓上设有进气端和出气端，所述气流控制阀设在所述气流混合仓的进气端，所述气流混合仓的出气端用于将经所述气流混合仓混合后的气体通入所述坩埚本体内。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，还包括连接所述原料盛放件和所述气流控制阀的传动组件，所述传动组件为柔性传动机构，包括设置在坩埚本体外部的导向轮组，所述导向轮组通过传动线连接所述原料盛放件、所述气流控制阀。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，还包括连接所述原料盛放件和所述气流控制阀的传动组件，所述传动组件为刚性传动机构，包括设置在坩埚本体外部的导向连杆组，所述导向连杆组连接所述原料盛放件、所述气流控制阀。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述盖体的内壁上设有用于固定籽晶的籽晶固定件，所述籽晶固定件具有降温仓，所述降温仓内设有降温组件，所述降温组件包括气流管道和吹送件，所述吹送件上设置有降温孔，所述气流管道与所述吹送件连通，降温气体经所述气流管道流入所述吹送件中，并经所述降温孔进入所述降温仓内。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述坩埚本体内壁与所述籽晶固定件共同限定出导流腔，所述坩埚本体上设有连通所述导流腔和所述坩埚本体外部的第一导流孔；所述籽晶固定件上设有连通所述降温仓与所述导流腔的第二导流孔。
[0021]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术一个实施例的制备单晶碳化硅生长装置的示意图；
[0023]图2是图1中进气控制组件的放大示意图；
[0024]图3是根据本专利技术另一个实施例的制备单晶碳化硅生长装置的示意图；
[0025]图4是图3中进气控制组件的放大示意图；
[0026]图5是本专利技术原料盛放件的结构示意图；
[0027]图6是图5的俯视图；
[0028]图7是本专利技术盖体的结构示意图；
[0029]图8是图7的仰视图；
[0030]图9是根据本专利技术一个实施例的气流加热组件中气流通道的结构示意图；
[0031]图10是根据本专利技术一个实施例的气流混合仓的结构示意图；
[0032]图11是根据本专利技术一个实施例的气流控制阀中遮挡件的结构示意图；
[0033]图12是根据本专利技术弹性件与其他结构的连接示意图。
[0034]附图标记：
[0035]进气控制组件100；
[0036]原料盛放件10；石磨盘11；石墨杆12；进气孔13；出气孔14；腔体15；
[0037]弹性件20；
[0038]气流加热组件30；加热器本体31；气流通道311；
[0039]气流混合仓40；进气端41；出气端42；
[0040]气流控制阀50；气口51；遮挡件52；长条形孔521；挡板522；复位弹簧53；
[0041]传动组件60；导向轮组61；传动线62；第一滑轮611；第二滑轮612；第三滑轮613；异径齿轮组614；导向连杆组63；第四连杆631；第三连杆632；套筒633；第二连杆634；第一连杆635；
[0042]降温组件70；气流管道71；吹送件72；降温孔721；气体流量控制阀73；
[0043]生长坩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备单晶碳化硅的生长装置，其特征在于，包括：生长坩埚，所述生长坩埚包括坩埚本体和盖体，所述坩埚本体内盛放有碳化硅粉体，所述盖体设置在所述坩埚本体上；进气控制组件，所述进气控制组件位于所述坩埚本体的进气端，用于根据所述碳化硅粉体的质量变化控制进入坩埚本体内的气体。2.根据权利要求1所述的一种制备单晶碳化硅的生长装置，其特征在于，所述进气控制组件包括：原料盛放件，所述原料盛放件设置于所述坩埚本体内，用于盛放所述碳化硅粉体；弹性件，所述弹性件与所述原料盛放件连接，用于根据所述碳化硅粉体的质量变化带动所述原料盛放件沿着所述生长坩埚的轴向方向移动；气流控制阀，所述气流控制阀位于所述坩埚本体的进气端，与气源连接，用于根据所述原料盛放件的移动，控制进入所述坩埚本体内的气体。3.根据权利要求2所述的一种制备单晶碳化硅的生长装置，其特征在于，所述原料盛放件上设有进气孔和出气孔，所述进气孔与所述气流控制阀连通，所述出气孔与所述进气孔、所述坩埚本体内部连通；所述出气孔设有多个，多个所述出气孔均匀设在所述原料盛放件放置碳化硅粉体的侧壁上。4.根据权利要求2所述的一种制备单晶碳化硅的生长装置，其特征在于，所述气流控制阀形成有气口，并设置有用于遮挡所述气口的遮挡件，所述遮挡件与所述原料盛放件连接，适于随着所述原料盛放件的移动不同程度地遮挡所述气口。5.根据权利要求4所述的一种制备单晶碳化硅的生长装置，其特征在于，所述气流控制阀设有三个所述气口，三个所述气口分别与三个不同气源进行连接，所述三个不同气源分别为富硅气体、富碳气体和惰性气体，所述遮挡件适于随着所述原料盛放件的移动变换对三个所述气口的遮挡程...
【专利技术属性】
技术研发人员：许成凯，陈俊宏，李兆颖，周来平，
申请(专利权)人：江苏集芯半导体硅材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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