本实用新型专利技术公开一种碳化硅晶体生长装置，涉及碳化硅晶体生长技术领域，在坩埚组件内设置有筒状的过滤组件，过滤组件的外壁与坩埚组件的内壁之间形成有用于放置碳化硅原料的环形原料腔；本实用新型专利技术中环形原料腔靠近坩埚组件内壁设置，保证原料区域温度的均匀性，避免碳化硅原料在传质过程中产生重结晶；而且过滤组件能对石墨化颗粒进行阻挡，减少碳包裹物的产生；导流环的材质为石墨，且其下表面形成有平面阻挡区，在碳化硅晶体生长初期，富硅气相组分与导流环下表面接触时，反应生成气相组分SiC，减小富硅气氛带来的不良影响。本实用新型专利技术还公开一种碳化硅晶体生长系统，包括加热炉以及上述的碳化硅晶体生长装置。及上述的碳化硅晶体生长装置。及上述的碳化硅晶体生长装置。
【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶体生长装置及系统
[0001]本技术涉及碳化硅晶体生长
，特别是涉及一种碳化硅晶体生长装置及系统。
技术介绍
[0002]碳化硅作为碳和硅稳定的化合物，因为其特殊的物理结构性质，不同型体的电学性能与光学性能，使其成为高频、大功率、耐高温的半导体器件优选材料，从而推动了相关设备制造行业的技术发展。目前，碳化硅主要的制备方法有液相外延法(LPE，Liquid Phase Epitaxy)、化学气相沉积法(CVD，Chemical Vapor Deposition)、物理气相传输法(PVT，Physical Vapor Transport)。现在商用碳化硅生长最成熟的方法是PVT法，此方法在晶体生长容器高温区中，将碳硅化合物原料置于其中，通过控制生长容器中的温度，将碳硅化合物原料不断加热至升华温度，升华的碳硅化合物原料上升至温度较低的碳化硅籽晶上冷凝沉积；在不断升华条件下，反应不间断的进行，在碳化硅籽晶上不断累积结晶形成一块完整的碳化硅结晶体。
[0003]如图1所示，现有的晶体生长容器随着坩埚直径的增加，感应加热的趋肤效应(感应加热的最大电流密度出现在被加热体横截面的表层，并以指数函数的规律向心部衰减，这种现象称之为趋肤效应，表现为表面发热量大、温度高，心部发热量少、温度低，造成区域温差大)将体现的愈加明显，原料区域的温度差异将进一步放大，导致原料区域要做到温度均匀是非常困难的，电阻加热方式也存在类似的问题。
[0004]而区域温度差异必然造成原料蒸发速度的差异，随着晶体生长时间的推移，坩埚内侧表层与中心区域的碳化硅原料蒸发量差异不断放大，表现为坩埚内侧表层粉体不断趋于石墨化，中心区域粉体不断趋于重结晶(碳化硅重结晶后体积密度提高)，如图2所示。由于石墨与重结晶碳化硅存在较大的热导率差异，使得温场不断地进行重新分布，也就是说，在晶体生长过程中原料区域的温场分布处于一个动态的变化过程，这又增加了不同区域、不同长晶阶段的碳化硅分解气相组分的不确定性；此外，低温区的重结晶有很大概率使得碳化硅气相组分的传输通道堵塞。这些无疑使得在不同的生长界面，其气相组分和扩散通量处于失控状态，大大增加了工艺的难度，并降低了晶体生长的良率。
技术实现思路
[0005]本技术的目的之一是提供一种碳化硅晶体生长装置，能够保证原料区域内温度的均匀性，有效避免碳化硅原料在传质过程中产生重结晶，而且能够减少在碳化硅晶体中产生碳包裹物，并减少碳化硅晶体生长初期富硅气氛带来的不良影响。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0007]本技术提供一种碳化硅晶体生长装置，包括坩埚组件，所述坩埚组件内设置有籽晶组件；所述坩埚组件内还设置有筒状的过滤组件，所述过滤组件的外壁与所述坩埚组件的内壁之间形成有用于放置碳化硅原料的环形原料腔，所述环形原料腔的顶部设置有
防止碳化硅气相组分泄漏的密封组件；所述过滤组件能够对所述碳化硅原料进行阻挡，并允许所述碳化硅原料加热后产生的碳化硅气相组分穿过；所述密封组件上设置有导流环，所述导流环的顶部设置有所述籽晶组件，底部搭接于所述密封组件上，所述导流环的内壁向内凸出所述过滤组件的内壁，所述导流环的下表面形成有平面阻挡区，其中，所述导流环为石墨导流环。
[0008]优选的，所述过滤组件为圆筒状的过滤网，所述坩埚组件为圆筒状的坩埚组件，所述过滤网与所述坩埚组件同轴设置，且所述过滤网的底部与所述坩埚组件的底部密封抵接。
[0009]优选的，所述过滤网的气孔率为20％
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80％，所述过滤网的过滤孔孔径为1μm
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1000μm，所述过滤网的过滤孔平均孔径为40μm
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60μm。
[0010]优选的，所述过滤网的气孔率为30％
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60％，所述过滤网的过滤孔孔径为20μm
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80μm。
[0011]优选的，所述过滤网的材质为高温陶瓷材料、复合材料或石墨材料。
[0012]优选的，所述过滤组件的外壁与所述坩埚组件的内壁之间的距离为d，d≤1/3D；其中，D为所述坩埚组件的直径。
[0013]优选的，所述密封组件为径向导热环，所述径向导热环由上至下设置有多个。
[0014]优选的，所述径向导热环的下表面上与所述环形原料腔接触的位置处还涂覆有密封涂层。
[0015]优选的，所述导流环的顶部设置有向内凸出于所述导流环内壁的收口凸起，所述收口凸起构成承载所述籽晶组件的承载环，所述籽晶组件包括：
[0016]放置于所述承载环上的籽晶托环；
[0017]放置于所述籽晶托环上的碳化硅籽晶；
[0018]放置于所述碳化硅籽晶上的石墨环垫片；
[0019]螺纹连接于所述导流环上的上压盖，所述上压盖将所述石墨环垫片、所述碳化硅籽晶和所述籽晶托环压紧在所述承载环上。
[0020]优选的，所述密封组件包括由上至下设置的第一径向导热环和第二径向导热环，所述导流环的外壁与所述第二径向导热环的内壁以及所述上压盖之间形成有隔离腔。
[0021]优选的，所述密封组件的厚度为c，c＞2a，其中，a为所述隔离腔的厚度，3mm≤a≤12mm；所述导流环的壁厚为b，3mm≤b≤10mm。
[0022]优选的，所述碳化硅籽晶上还涂覆有保护涂层。
[0023]优选的，所述籽晶组件的上方还设置有石墨纸，所述石墨纸覆盖所述坩埚组件的腔体的横截面。
[0024]优选的，所述石墨纸的外缘通过碳毡夹持固定，所述碳毡包括上碳毡和下碳毡，所述上碳毡和所述下碳毡分别位于所述石墨纸的上方和下方。
[0025]优选的，所述坩埚组件上还设置有测温盲孔，所述测温盲孔上安装有测温管，所述测温管的内腔与外界隔离。
[0026]本技术的另一目的是提供一种碳化硅晶体生长系统，能够保证原料区域内温度的均匀性，有效避免碳化硅原料在传质过程中产生重结晶，而且能够减少在碳化硅晶体中产生碳包裹物，并减少碳化硅晶体生长初期富硅气氛带来的不良影响。
[0027]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0028]一种碳化硅晶体生长系统，包括加热炉以及上述的碳化硅晶体生长装置，所述碳化硅晶体生长装置安装于所述加热炉内。
[0029]本技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0030]本技术提出的碳化硅晶体生长装置，在坩埚组件内设置有筒状的过滤组件，过滤组件的外壁与坩埚组件的内壁之间形成用于放置碳化硅原料的环形原料腔，环形原料腔位于靠近坩埚组件内壁一定距离的区域内，使碳化硅原料尽量分布在靠近坩埚组件内壁的位置，减小趋肤效应所造成的温度不均现象，保证原料区域内温度的均匀性，有效避免碳化硅原料在传质过程中产生重结晶；而且过滤组件能够对碳化硅原料中的石墨化颗粒进行阻挡，减少在碳化硅晶体中产生碳包裹物。
[0031]进一步地，本技术中导流环的内壁向内凸出过滤组件的内壁，导流环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体生长装置，包括坩埚组件(1)，所述坩埚组件(1)内设置有籽晶组件；其特征在于：所述坩埚组件(1)内还设置有筒状的过滤组件(12)，所述过滤组件(12)的外壁与所述坩埚组件(1)的内壁之间形成有用于放置碳化硅原料(13)的环形原料腔(A1)，所述环形原料腔(A1)的顶部设置有防止碳化硅气相组分泄漏的密封组件；所述过滤组件(12)能够对所述碳化硅原料(13)进行阻挡，并允许所述碳化硅原料(13)加热后产生的碳化硅气相组分穿过；所述密封组件上设置有导流环(9)，所述导流环(9)的顶部设置有所述籽晶组件，底部搭接于所述密封组件上，所述导流环(9)的内壁向内凸出所述过滤组件(12)的内壁，所述导流环(9)的下表面形成有平面阻挡区(F)，其中，所述导流环(9)为石墨导流环。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述过滤组件(12)为圆筒状的过滤网，所述坩埚组件(1)为圆筒状的坩埚组件(1)，所述过滤网与所述坩埚组件(1)同轴设置，且所述过滤网的底部与所述坩埚组件(1)的底部密封抵接。3.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述过滤网的气孔率为20％
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80％，所述过滤网的过滤孔孔径为1μm
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1000μm，所述过滤网的过滤孔平均孔径为40μm
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60μm。4.根据权利要求2或3所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述过滤网的材质为高温陶瓷材料、复合材料或石墨材料。5.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述过滤组件(12)的外壁与所述坩埚组件(1)的内壁之间的距离为d，d≤1/3D；其中，D为所述坩埚组件(1)的直径。6.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述密封组件为径向导热环，所述径向导热环由上至下设置有多个。7.根据权利要求6所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述径向导热环的下表面上与所述环形原料腔(A1)接触的位置处还涂覆有密...
【专利技术属性】
技术研发人员：周荣国，邹路，刘鹏，
申请(专利权)人：宁波恒普真空科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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