本发明专利技术属于碳化硅单晶生长设备技术领域，具体涉及一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法，本连续加硅料装置包括：副腔体打开且插板密封阀关闭时，在第一石墨坩埚中装入硅颗粒；副腔体关闭且保持真空状态时，插板密封阀打开将硅颗粒送入中转石英坩埚内，硅颗粒落入半融硅料化输送管道、外层硅料区域，硅颗粒在外层硅料区域中融化形成硅料溶液；外层硅料区域中硅料溶液溢出至第二石墨坩埚中内层生长区域，以补充第二石墨坩埚中内层生长区域在单晶生产过程中消耗的硅料溶液；本发明专利技术能够实现长时间稳定生长单晶，并在单晶生长期间分批次补充硅，结构简单、操作简单，且能多次少量的补充硅，不需要增加其他耗能电源，安全系数高。安全系数高。安全系数高。
【技术实现步骤摘要】
一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法
[0001]本专利技术属于碳化硅单晶生长设备
，具体涉及一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法。
技术介绍
[0002]碳化硅作为重要的第三代半导体材料，具有热导率高、功率大、耐高温、抗辐射等优异的性能，主要应用于智能电网、电动汽车、高速列车、先进雷达等领域，是各个国家优先发展的重要材料。新型的液相法碳化硅单晶制备技术，能克服传统气相法制备的碳化硅衬底位错密度高的缺点，获得更高质量SiC单晶衬底，目前对液相法碳化硅单晶生长技术的研究正成为热点。
[0003]液相法生长SiC晶体时，将硅和助溶剂装入石墨坩埚中加热熔化，硅溶液溶解石墨中的碳形成含碳的硅溶液，再SiC籽晶浸入溶液中，使得籽晶附近过冷获得碳过饱和状态，碳析出在籽晶上外延生长SiC单晶。在这个过程当中，SiC单晶的生长由于需要添加一定比例硅料和助溶剂，在生长期间硅的消耗量较大，SiC单晶生长中的溶液中硅含量直接影响到晶体生长状态的的优良，为了长时间稳定生长单晶所以非常有必要生长期间补充硅，保证液相法生长碳化硅晶体的硅的含量的充足是重中之重，补充硅的同时其安全性能也是必然不可忽视的一个重要方面。
[0004]因此，亟需开发一种新的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法，以解决上述问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置及加料方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置，其包括：反应炉、第一石墨坩埚、第二石墨坩埚、插板密封阀、中转石英坩埚和线圈；其中所述反应炉中从上至下依次开设有副腔体、中转腔体和单晶生长室，以用于分别安装所述第一石墨坩埚、中转石英坩埚、第二石墨坩埚；所述第二石墨坩埚中设置外层硅料区域和内层生长区域；所述副腔体通过石墨输送管道连通中转腔体，所述石墨输送管道的顶部连接第一石墨坩埚的出料口，所述石墨输送管道的底部位于中转石英坩埚的上方，且所述插板密封阀用于控制石墨输送管道的通断；所述中转石英坩埚通过半融硅料化输送管道连通单晶生长室，所述半融硅料化输送管道的顶部连接中转石英坩埚的出料口，所述半融硅料化输送管道的底部位于第二石墨坩埚中外层硅料区域的上方；所述线圈对半融硅料化输送管道及第二石墨坩埚进行电磁感应加热；所述副腔体打开且插板密封阀关闭时，在所述第一石墨坩埚中装入硅颗粒；所述副腔体关闭且保持真空状态时，所述插板密封阀打开将硅颗粒送入中转腔体内中转石英坩埚内，硅颗粒从所述中转石英坩埚的出料口落入半融硅料化输送管道中，直至硅颗粒落至所述第二石墨坩埚中外层硅料区域，且硅颗粒在所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中融化形成硅料溶液；以及所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中
硅料溶液的液面达到设定高度值时，硅料溶液溢出至所述第二石墨坩埚中内层生长区域，以补充所述第二石墨坩埚中内层生长区域在单晶生产过程中消耗的硅料溶液。
[0007]进一步，所述副腔体通过法兰盖板与中转腔体隔开，且所述法兰盖板内设置有第一水冷夹层。
[0008]进一步，所述第一石墨坩埚的底部呈斜面设置，以引导所述第一石墨坩埚内硅颗粒从第一石墨坩埚的出料口滑出。
[0009]进一步，所述反应炉内设置上隔热层、中隔热层，以分别包裹所述中转腔体、单晶生长室；所述线圈套装在中隔热层外侧，以电磁感应加热所述半融硅料化输送管道及第二石墨坩埚。
[0010]进一步，所述线圈位于中隔热层与不锈钢炉壁之间，且所述不锈钢炉壁内设置有第二水冷夹层。
[0011]进一步，所述中转石英坩埚的底部呈斜面设置，以引导所述中转石英坩埚内硅颗粒从中转石英坩埚的出料口滑出。
[0012]进一步，所述第二石墨坩埚内设置有分隔层，以将所述第二石墨坩埚分为外层硅料区域和内层生长区域；所述分隔层上开设有液孔，以连通所述外层硅料区域与内层生长区域；所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中硅料溶液经液孔溢出至内层生长区域。
[0013]进一步，所述分隔层上位于液孔的下方处孔壁呈斜面设置，以引导所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中硅料溶液流入内层生长区域。
[0014]进一步，所述第二石墨坩埚的顶部朝向分隔层延伸形成翻边，以抑制硅蒸汽挥发。
[0015]另一方面，本专利技术提供一种采用如上述的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置的加料方法，其包括：副腔体打开且插板密封阀关闭时，在第一石墨坩埚中装入硅颗粒；副腔体关闭且保持真空状态时，插板密封阀打开将硅颗粒送入中转腔体内中转石英坩埚内，硅颗粒从中转石英坩埚的出料口落入半融硅料化输送管道中，直至硅颗粒落至第二石墨坩埚中外层硅料区域，且硅颗粒在第二石墨坩埚中外层硅料区域中融化形成硅料溶液；以及第二石墨坩埚中外层硅料区域中硅料溶液的液面达到设定高度值时，硅料溶液溢出至第二石墨坩埚中内层生长区域，以补充第二石墨坩埚中内层生长区域在单晶生产过程中消耗的硅料溶液。
[0016]本专利技术的有益效果是，本专利技术能够实现长时间稳定生长单晶，并在单晶生长期间分批次补充硅，结构简单、操作简单，且能多次少量的补充硅，不需要增加其他耗能电源，安全系数高。
[0017]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。
[0020]图1是本专利技术的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置的结构图；图2是本专利技术的第二石墨坩埚的结构图；图3是本专利技术的加料方法的工作流程图。
[0021]图中：1、反应炉；101、副腔体；102、中转腔体；103、单晶生长室；104、法兰盖板；105、第一水冷夹层；106、不锈钢炉壁；107、第二水冷夹层；108上隔热层；109、中隔热层；2、第一石墨坩埚；3、第二石墨坩埚；301、外层硅料区域；302、内层生长区域；303、分隔层；304、液孔；305、翻边；4、插板密封阀；5、中转石英坩埚；6、线圈；7、石墨输送管道；8、半融硅料化输送管道；9、下坩埚轴。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0023]实施例1在本实施例中，如图1至图2所示，本实施例提供了一种液相法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置，其特征在于，包括：反应炉、第一石墨坩埚、第二石墨坩埚、插板密封阀、中转石英坩埚和线圈；其中所述反应炉中从上至下依次开设有副腔体、中转腔体和单晶生长室，以用于分别安装所述第一石墨坩埚、中转石英坩埚、第二石墨坩埚；所述第二石墨坩埚中设置外层硅料区域和内层生长区域；所述副腔体通过石墨输送管道连通中转腔体，所述石墨输送管道的顶部连接第一石墨坩埚的出料口，所述石墨输送管道的底部位于中转石英坩埚的上方，且所述插板密封阀用于控制石墨输送管道的通断；所述中转石英坩埚通过半融硅料化输送管道连通单晶生长室，所述半融硅料化输送管道的顶部连接中转石英坩埚的出料口，所述半融硅料化输送管道的底部位于第二石墨坩埚中外层硅料区域的上方；所述线圈对半融硅料化输送管道及第二石墨坩埚进行电磁感应加热；所述副腔体打开且插板密封阀关闭时，在所述第一石墨坩埚中装入硅颗粒；所述副腔体关闭且保持真空状态时，所述插板密封阀打开将硅颗粒送入中转腔体内中转石英坩埚内，硅颗粒从所述中转石英坩埚的出料口落入半融硅料化输送管道中，直至硅颗粒落至所述第二石墨坩埚中外层硅料区域，且硅颗粒在所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中融化形成硅料溶液；以及所述第二石墨坩埚中外层硅料区域中硅料溶液的液面达到设定高度值时，硅料溶液溢出至所述第二石墨坩埚中内层生长区域，以补充所述第二石墨坩埚中内层生长区域在单晶生产过程中消耗的硅料溶液。2.如权利要求1所述的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置，其特征在于，所述副腔体通过法兰盖板与中转腔体隔开，且所述法兰盖板内设置有第一水冷夹层。3.如权利要求1所述的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置，其特征在于，所述第一石墨坩埚的底部呈斜面设置，以引导所述第一石墨坩埚内硅颗粒从第一石墨坩埚的出料口滑出。4.如权利要求1所述的液相法碳化硅单晶生长的连续加硅料装置，其特征在于，所述反应炉内设置上隔热层、中隔热层，以分别包...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，陆敏，柯尊斌，张小勇，吴信杠，
申请(专利权)人：常州臻晶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。