本实用新型专利技术提供了一种碳化硅晶体生长装置，所述碳化硅晶体生长装置包括腔室和设置于所述腔室内部的石墨坩埚、石墨托、隔热箱、升降旋转组件和加热组件；所述升降旋转组件包括晶杆和坩埚托；所述晶杆贯穿于所述隔热箱和腔室的顶部并固定连接于所述石墨托；所述坩埚托贯穿于所述隔热箱和腔室的底部并固定连接于所述石墨坩埚；所述加热组件包括第一加热器和第二加热器；所述第一加热器设置于所述隔热箱和腔室的侧壁之间区域；所述第二加热器设置于所述石墨坩埚和隔热箱的底部之间区域；所述石墨坩埚和坩埚托分别与所述第二加热器之间呈现非直接接触。本实用新型专利技术提供的装置补偿了坩埚内壁的底部中央区域温度，改善了籽晶处的晶体生长质量。生长质量。生长质量。
【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶体生长装置
[0001]本技术属于半导体制造
，涉及一种晶体生长装置，尤其涉及一种碳化硅晶体生长装置。
技术介绍
[0002]碳化硅是一种宽禁带半导体材料，以碳化硅衬底制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射、效率高等优势，在射频、新能源汽车等领域具有重要的应用价值。
[0003]物理气相传输法是一种常见的碳化硅晶体生长方法，其在真空环境下通过感应加热的方式加热碳化硅粉料，使其升华产生包含Si、Si2C、SiC2等不同气相组分的反应气体，通过固
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气反应产生碳化硅单晶。这种方法制造的单晶含有较多微管、位错等缺陷，给碳化硅器件的性能带来了负面影响。
[0004]溶液法的晶体生长更接近热力学平衡条件，可以制造出更高质量的碳化硅晶体。溶液法的基本原理是：将含硅助熔剂置于石墨坩埚中，利用感应加热的方式熔化助熔剂，石墨坩埚中的碳溶解到助熔剂中；然后将碳化硅籽晶置于助熔剂的液面，由于籽晶处的过冷，碳在籽晶的固液界面上析出，并和助熔剂中的硅结合形成碳化硅晶体。
[0005]目前的碳化硅晶体生长装置采用设置在坩埚外周的加热器对坩埚进行加热，坩埚内壁的底部在径向存在温度场不均匀的情况，坩埚内壁的底部中央区域温度低，四周温度高，使得碳化硅在坩埚内部的底部中央区域结晶。这部分晶体为多晶，附着在坩埚内壁，由于溶液的流动，会将晶体冲刷下来，并随着溶液流动而移动至籽晶或籽晶处外延生长的晶体固液界面附近，容易造成夹杂、多晶、多型共生等缺陷。
[0006]由此可见，如何对碳化硅晶体生长装置的结构进行优化改进，补偿坩埚内壁的底部中央区域温度，减少碳化硅在这一区域的结晶，从而改善籽晶处的晶体生长质量，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种碳化硅晶体生长装置，所述碳化硅晶体生长装置补偿了坩埚内壁的底部中央区域温度，减少了碳化硅在这一区域的结晶，从而改善了籽晶处的晶体生长质量。
[0008]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0009]本技术提供了一种碳化硅晶体生长装置，所述碳化硅晶体生长装置包括腔室和设置于所述腔室内部的石墨坩埚、石墨托、隔热箱、升降旋转组件和加热组件。
[0010]所述石墨坩埚和石墨托分别设置于所述隔热箱的内部。
[0011]所述升降旋转组件包括晶杆和坩埚托。
[0012]所述晶杆贯穿于所述隔热箱和腔室的顶部并固定连接于所述石墨托。
[0013]所述坩埚托贯穿于所述隔热箱和腔室的底部并固定连接于所述石墨坩埚。
[0014]所述加热组件包括第一加热器和第二加热器。
[0015]所述第一加热器设置于所述隔热箱和腔室的侧壁之间区域。
[0016]所述第二加热器设置于所述石墨坩埚和隔热箱的底部之间区域。
[0017]所述石墨坩埚和坩埚托分别与所述第二加热器之间呈现非直接接触。
[0018]本技术通过对传统碳化硅晶体生长装置的结构进行优化改进，在石墨坩埚的底部设置第二加热器，提升了坩埚内壁底部在径向上的温度均匀性，补偿了坩埚内壁底部的中央区域温度，减少了碳化硅在这一区域的结晶，从而改善了籽晶处的晶体生长质量。
[0019]此外，本技术特别限定了石墨坩埚和坩埚托分别与第二加热器之间呈现非直接接触，出于以下两方面的考虑：
[0020]一方面，第二加热器需连接电极或电缆，若是固定连接于石墨坩埚或坩埚托，鉴于坩埚托在工作过程中会进行升降和旋转，则需要针对第二加热器设计复杂的电极动态接触结构或避免电缆缠绕的结构。对此，本技术通过非直接接触式设计避免了第二加热器的旋转，从而降低了设计难度，提升了结构的可靠性。
[0021]另一方面，第二加热器作为加热器件，其表面通常存在很高的电压，若是直接接触于石墨坩埚或坩埚托，则需要在第二加热器的表面设置极为可靠的绝缘层。对此，本技术通过非直接接触式设计避免了上述问题，不需要或只需要对第二加热器的表面进行等级较低的绝缘处理，从而降低了设计难度和制造成本。
[0022]优选地，所述腔室的表面设置有至少1个抽气口和至少1个充气口，例如可以是1个、2个、3个、4个或5个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]本技术中，所述腔室通过至少1个抽气口与外部抽真空装置相连接，以便将腔室内的气压降低至目标值；所述腔室还通过至少1个充气口与外部充气装置相连接，以便向腔室内充入空气、氮气、氩气或氦气，为碳化硅结晶营造特定的气氛环境。
[0024]优选地，所述腔室连接有真空测试仪，以便及时测量腔室内部的真空度。
[0025]优选地，所述石墨托靠近石墨坩埚的一侧表面设置有籽晶。
[0026]本技术提供的装置在碳化硅结晶过程中，所述石墨托在晶杆的带动下先浸入石墨坩埚的硅助溶剂至一定深度，然后一边旋转一边向上提拉，同时石墨坩埚在坩埚托的带动下旋转，碳化硅晶体在籽晶的下表面开始缓慢结晶生长。
[0027]优选地，所述晶杆和坩埚托分别与外部运动机构相连接。
[0028]本技术中，所述晶杆和坩埚托分别在外部运动机构的带动下进行升降或旋转运动，进而分别带动石墨托和石墨坩埚进行相应的运动。
[0029]优选地，所述第一加热器呈现筒状结构，且围绕于所述隔热箱的侧壁，用于对石墨坩埚的侧壁进行均匀加热。
[0030]优选地，所述第一加热器为感应加热线圈或石墨加热器。
[0031]优选地，所述第二加热器呈现环状结构，且围绕于所述坩埚托的外围，用于对石墨坩埚的底部进行均匀加热。
[0032]优选地，所述第二加热器为感应加热线圈或石墨加热器。
[0033]本技术中，所述感应加热线圈通入交变电流后在被加热物体中产生感应电流，从而实现加热。感应线圈的电流频率为1
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100kHz，例如可以是1kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz或100kHz，但并不仅限于所列举的数值，该
数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0034]本技术中，所述石墨加热器在通入电流后自身温度升高，从而将热量传递给被加热物体以实现加热。
[0035]优选地，所述感应加热线圈呈现中空结构，且内部设置有冷却水通道。
[0036]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0037](1)本技术通过对传统碳化硅晶体生长装置的结构进行优化改进，在石墨坩埚的底部设置第二加热器，提升了坩埚内壁底部在径向上的温度均匀性，补偿了坩埚内壁底部的中央区域温度，减少了碳化硅在这一区域的结晶，从而改善了籽晶处的晶体生长质量；
[0038](2)本技术特别限定了石墨坩埚和坩埚托分别与第二加热器之间呈现非直接接触，避免了第二加热器的旋转且不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述碳化硅晶体生长装置包括腔室和设置于所述腔室内部的石墨坩埚、石墨托、隔热箱、升降旋转组件和加热组件；所述石墨坩埚和石墨托分别设置于所述隔热箱的内部；所述升降旋转组件包括晶杆和坩埚托；所述晶杆贯穿于所述隔热箱和腔室的顶部并固定连接于所述石墨托；所述坩埚托贯穿于所述隔热箱和腔室的底部并固定连接于所述石墨坩埚；所述加热组件包括第一加热器和第二加热器；所述第一加热器设置于所述隔热箱和腔室的侧壁之间区域；所述第二加热器设置于所述石墨坩埚和隔热箱的底部之间区域；所述石墨坩埚和坩埚托分别与所述第二加热器之间呈现非直接接触。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，所述腔室的表面设置有至少1个抽气口和至少1个充气口。3.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述腔室连接有真空测试仪...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭超，母凤文，
申请(专利权)人：北京青禾晶元半导体科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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