用于制备碳化硅单晶的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于由碳化硅制备单晶的装置，所述装置具有炉(401)和被接纳在所述炉(401)中的带有坩埚(403)和籽晶(405)的室(402)，在所述坩埚(403)中设置有包含碳化硅的初始材料(407)中，其中，所述初始材料(407)包含由碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)组成的混合物。混合物。混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备碳化硅单晶的装置


[0001]本专利技术涉及一种用于由碳化硅制备单晶的装置和方法。

技术介绍

[0002]如今，单晶被人造地在工业规模上制备用于多种技术上的应用。在此，根据引起结晶的相位过渡能区分从熔液、从溶液和从气相的生长。在从气相生长的情况下，还能区分升华或者说物理气相沉积的制造方法以及化学气相沉积的方法。在物理气相沉积中，要生长的物质通过加热蒸发，使得其转变到气相。该气体可在合适的条件下在籽晶处再升华，由此实现晶体的生长。通常有多晶体的原材料(粉末或颗粒)以这种方式得到再结晶。化学气相沉积以类似的方法起作用。在所述化学气相沉积中，要生长的物质只能通过与所述物质在化学上结合的辅助物质转变到气相，因为否则蒸汽压力会太低。这样，通过与所述辅助物质的结合能实现更高的朝向籽晶的输送率。
[0003]尤其是因为碳化硅单晶的半导体性质，碳化硅单晶非常令人感兴趣。碳化硅单晶的制备在带有坩埚和籽晶的炉里进行，在所述坩埚中碳化硅原材料被加热，在所述籽晶上通过积聚实现进一步的晶体生长。另外，处理室的内部被抽成真空。石墨被用作为带有坩埚的最里面的处理室的材料。对于所述碳化硅单晶的质量而言，非常重要的是所述碳化硅原材料的特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的任务是克服现有技术的缺点并且提供一种装置，借助所述装置能制备具有更高质量的单晶。
[0005]所述任务通过根据权利要求所述的装置和方法解决。
[0006]根据本专利技术的用于由碳化硅制备单晶的装置构造有炉和被接纳在该炉中的带有坩埚和籽晶的室，在所述坩埚中设置有包含碳化硅的初始材料，并且所述初始材料包含由碳化硅粉末和碳化硅块组成的混合物。
[0007]在此有利的是，所述碳化硅块具有的粒度的值在1mm至10mm的范围内并且所述碳化硅粉末具有的粒度的值在150μm至1000μm的范围内。
[0008]根据所述装置的有利的拓展方案规定，关于总质量，所述初始材料按如下混合比例包含碳化硅粉末和碳化硅块，所述混合比例选自如下范围：25％重量份额的碳化硅粉末比75％重量份额的碳化硅块直至55％重量份额的碳化硅粉末比45％重量份额的碳化硅块。
[0009]特别有利的是，关于总质量，所述初始材料按40％重量份额的碳化硅粉末比60％重量份额的碳化硅块的混合比例包含碳化硅粉末和碳化硅块。
[0010]也有利的是，所述初始材料的碳化硅具有大于5N的物质纯度。
[0011]根据一个优选的实施形式规定，所述初始材料在该初始材料的高度的不同的区域中具有不同的碳化硅粉末和碳化硅块的混合比例。
[0012]在此，尤其证明有利的是，在所述初始材料的高度的下部的第一个三分之一中按
如下混合比例包含有碳化硅粉末和碳化硅块，该混合比例选自如下范围：55％的碳化硅粉末比45％的碳化硅块直至70％的碳化硅粉末比30％的碳化硅块。
[0013]并且，另外，在所述初始材料的高度的中间的第二个三分之一中按如下混合比例包含有碳化硅粉末和碳化硅块，该混合比例选自如下范围：40％的碳化硅粉末比60％的碳化硅块直至55％的碳化硅粉末比45％的碳化硅块。
[0014]也有利的是，在所述初始材料的高度的上部的第三个三分之一中按如下混合比例包含有混碳化硅粉末和碳化硅块，该混合比例选自如下范围：25％的碳化硅粉末比75％的碳化硅块直至40％的碳化硅粉末比60％的碳化硅块。
[0015]根据一个替代的拓展方案规定，所述初始材料以压坯(Pressling)的形式制成。
[0016]所述初始材料附加于碳化硅含有单质的硅的构造方案也是有利的，尤其是当包含有以硅粉末为形式的单质的硅。
[0017]一个有利的拓展方案规定，所述单质的硅以一个或多个储藏室的形式在所述初始材料中形成。
[0018]特别优选地，具有单质的硅的所述储存室形成为连续的环。
[0019]尤其有利的是，所述单质的硅形成所述初始材料的总质量的在5重量％至50重量％的范围内的份额。
[0020]所述装置的一种替代的构造方案规定，构造有用于粉末状的所述单质的硅的储备容器和通向到所述坩埚中的输入管路。
[0021]也有利的是，所述坩埚由石墨制成。
[0022]为了更好的理解本专利技术，借助以下附图对本专利技术进行更详细的解释。
附图说明
[0023]分别以非常简化的示意性的示图显示附图：
[0024]图1示出用于通过物理气相沉积制备单晶的装置；
[0025]图2示出根据图1的装置的坩埚的细节；
[0026]图3示出用于利用形成为压坯的初始材料制备单晶的装置的第二实施例；
[0027]图4示出用于制备单晶的装置的第三实施例；
[0028]图5示出用于制备单晶的装置的第四实施例；
[0029]图6示出用于制备单晶的装置的第五实施例。
具体实施方式
[0030]首先要注意到的是，在不同描述的实施形式中相同的部件配有相同的附图标记或者说相同的构件名称，在整个说明书中包含的公开内容能按意义地转移到具有相同附图标记或者说相同构件名称的相同的零件上。在说明书中所选择的位置陈述，例如上面、下面、侧面等，也是关于直接描述以及显示的图，并且这些位置陈述在位置改变的情况下要按意义地转移到新的位置上。
[0031]图1示出用于通过物理气相沉积制备单晶的炉401。所述炉401包括可抽真空的室402，所述可抽真空的室具有被接纳在其中的坩埚403。所述坩埚403基本上罐状地构成，其中，上端部区域通过盖子404被封闭。在此，所述坩埚403的所述盖子404的下侧面构造用于
固定籽晶405。初始材料407位于所述坩埚403的底部区域406中，所述初始材料用作为在所述籽晶405上的晶体生长的原料并且在制备过程期间被逐渐耗尽。
[0032]所述初始材料407到气相的转变能通过借助于加热装置408的加热实现。根据该实施例，对所述初始材料407和所述坩埚403的加热通过所述加热装置408感应地进行。另外，设置在所述室402中的坩埚403由绝热部409包裹以便进行热隔绝。同时，通过所述绝热部409，避免从所述坩埚403的热损失，并且能实现在所述坩埚403的内部中的对在所述籽晶405上的晶体的生长过程有利的热量分布。
[0033]优选地，玻璃材料(尤其是石英玻璃)用作为用于所述室402的材料。优选地，所述坩埚403以及围绕该坩埚的绝热部409由石墨制成，其中，所述绝热部409通过石墨毡形成。
[0034]通过加热所述初始材料407，该初始材料的原子或者说分子转变到气相，通过这种方式，这些原子或者说分子能在所述坩埚403的内部空间中向所述籽晶405扩散并沉积在该籽晶上，从而实现所述晶体生长。在此，争取形成尽可能无杂质的单晶。在所述籽晶405上形成的晶体的质量除了取决于所述初始材料407和所述籽晶405之间的温度梯度还取决于初始材料407的蒸发速率。后者又取决于所述初始材料407的原料以哪种形式在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于由碳化硅制备单晶的装置，所述装置具有炉(401)和被接纳在所述炉(401)中的带有坩埚(403)和籽晶(405)的室(402)，在所述坩埚(403)中设置有包含碳化硅的初始材料(407)，其特征在于，所述初始材料(407)包含由碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)组成的混合物。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碳化硅块(410)具有的粒度的值在1mm至10mm的范围内。3.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述碳化硅粉末(411)具有的粒度的值在300μm至1000μm的范围内。4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，关于总质量，所述初始材料(407)按如下混合比例包含碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)，该混合比例选自如下范围：25％重量份额的碳化硅粉末(411)比75％重量份额的碳化硅块(410)直至55％重量份额的碳化硅粉末(411)比45％重量份额的碳化硅块(410)。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，关于总质量，所述初始材料(407)按40％重量份额的碳化硅粉末(411)比60％重量份额的碳化硅块(410)的混合比例包含碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)。6.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述初始材料(407)的碳化硅(410，411)具有大于5N的物质纯度。7.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述初始材料(407)在所述初始材料(407)的高度(412)的不同区域中具有碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)的不同的混合比例。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述初始材料(407)的高度(412)的下部的第一个三分之一中按如下混合比例包含有碳化硅粉末(411)和碳化硅块(410)，该混合比例选自如下范围：55％的碳化硅粉末(411)比45％的碳化硅块(410)直至70％的碳化硅粉末(411)比3...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：艾伯纳工业炉公司，
类型：发明
国别省市：