本发明专利技术公开了一种碳化硅粉的合成装置及合成方法，该合成装置包括反应坩埚、反应组件和出料组件，所述反应坩埚限定出反应腔，所述反应坩埚的底部设有出料口；所述反应组件有多个，多个所述反应组件设于所述反应腔内，用于提供反应场所并将反应生成的碳化硅粉输送至所述反应腔的底部；所述出料组件设于所述反应腔内，用于将堆积在所述反应腔底部的碳化硅粉推送至所述出料口；所述反应坩埚侧壁的上部设有供反应气体通入的第一进气口，所述反应坩埚侧壁的下部设有供载气通入的第二进气口；所述反应坩埚的顶部设有出气孔。本发明专利技术可降低碳化硅粉末内部单质夹杂问题，获得高纯度的碳化硅粉；同时还可进行连续出料，提升产率和效率。提升产率和效率。提升产率和效率。
【技术实现步骤摘要】
碳化硅粉的合成装置及合成方法
[0001]本专利技术涉及碳化硅粉合成领域，尤其是涉及一种碳化硅粉的合成装置及合成方法。
技术介绍
[0002]碳化硅作为第三代半导体的代表，在新能源等领域具有重要作用。碳化硅晶体的重要原辅料之一是碳化硅粉，而碳化硅粉的纯度直接影响碳化硅晶体的质量，且对其导电性能、位错密度以及杂质含量等也有重大影响，因此想要获取高质量的碳化硅晶体，就必须要以高纯度的碳化硅粉作为原料。但现有碳化硅粉的制备存在合成纯度低、内含包裹物、无法连续出料等问题。
技术实现思路
[0003]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碳化硅粉的合成装置，能够降低碳化硅粉末内部单质夹杂问题，提升碳化硅粉的纯度，制得高纯度的碳化硅粉；同时还可进行连续出料，提升产率和效率。
[0004]本专利技术还提出一种利用上述合成装置合成碳化硅粉的方法。
[0005]根据本专利技术实施例中碳化硅粉的合成装置，包括：
[0006]反应坩埚，所述反应坩埚限定出反应腔，所述反应坩埚的底部设有出料口；
[0007]反应组件，所述反应组件有多个，多个所述反应组件设于所述反应腔内，用于提供反应场所并将反应生成的碳化硅粉输送至所述反应腔的底部；
[0008]出料组件，所述出料组件设于所述反应腔内，用于将堆积在所述反应腔底部的碳化硅粉推送至所述出料口；
[0009]其中，所述反应坩埚侧壁的上部设有供反应气体通入的第一进气口，所述反应坩埚侧壁的下部设有供载气通入的第二进气口；所述反应坩埚的顶部设有出气孔。
[0010]根据本专利技术实施例中碳化硅粉的合成装置，可以以含有碳原子和硅原子的气体作为反应源制备碳化硅粉，具体的，将反应气体通入反应坩埚内，利用高温进行化学分解及合成沉积来合成碳化硅粉末，合成的碳化硅粉末于反应组件上沉积并被输送至反应腔的底部，待底部碳化硅粉末达到预设值时，再由出料组件将堆积在底部的碳化硅粉末经出料口推送至反应坩埚外部，反应和出料可同步进行，实现不间断生产，提高了效率。同时，采取气体合成的方式进行制备，不易引入固体颗粒杂质，可大大提升最终获得的碳化硅粉的纯度，通过此种方法可以将碳化硅粉的纯度控制在99.999％
‑
99.9999％之间。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述反应组件包括：
[0012]反应杆，所述反应杆布置在所述反应腔内，用于提供反应场所；
[0013]收集器，所述收集器设于所述反应杆上，所述收集器可沿所述反应杆的轴向方向往复移动，以将沉积在反应杆上的碳化硅粉从反应杆上剥离；
[0014]驱动机构，所述驱动机构与所述收集器连接，以驱动所述收集器在所述反应杆上
的移动。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述反应杆上设有碳化硅层。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述驱动机构包括：
[0017]第一螺杆，所述第一螺杆设于所述反应腔内，且能够转动地安装在所述反应坩埚上；
[0018]第一电机，所述第一电机设于所述反应坩埚的外部，并与所述第一螺杆连接；
[0019]连接板，所述连接板设于所述第一螺杆上，并可随所述第一螺杆的转动沿所述第一螺杆的轴向方向往复移动；
[0020]其中，所述第一螺杆与所述反应杆平行布置；所述连接板与所述收集器连接。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述反应坩埚的水平截面为圆形，所述出料口沿所述反应坩埚底壁的圆心到圆周布置，所述出料组件包括：
[0022]刮板，所述刮板能够转动地设于所述反应腔内，且紧贴所述反应腔的底壁；所述刮板的内端贯穿所述反应坩埚底壁的中心处并延伸至所述反应坩埚的外部，所述刮板的外端紧靠所述反应坩埚的内侧壁；
[0023]旋转电机，所述旋转电机设于所述反应坩埚的下方，所述旋转电机的输出端与所述刮板伸至所述反应坩埚外部的端部连接。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述反应坩埚底部的水平截面为方形，所述出料口沿与所述反应坩埚中任意一个侧壁平行的方向布置，所述出料组件包括：
[0025]推板，所述推板能够移动地设于所述反应腔内，且紧贴所述反应腔的底壁和与底壁相连的内侧壁；所述推板与所述出料口平行布置；
[0026]第二螺杆，所述第二螺杆能够转动地安装在所述反应坩埚内，且与所述推板垂直布置；
[0027]第二电机，所述第二电机设于所述反应坩埚的外部，并与所述第二螺杆连接；
[0028]其中，所述推板安装在所述第二螺杆上，并可随所述第二螺杆的转动沿所述第二螺杆的轴向方向往复移动。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，所述反应坩埚内设有将所述反应腔分成上腔室和下腔室的隔板；所述反应组件设于所述上腔室内，所述出料组件设于所述下腔室内；所述隔板具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态，所述隔板水平布置在所述反应腔内，以使所述上腔室和所述下腔室隔断；在所述第二工作状态，所述隔板倾斜布置在所述反应腔内，以使所述上腔室和所述下腔室连通。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，所述反应坩埚的内壁上设有碳化钽层。
[0031]根据本专利技术实施例中利用上述合成装置合成碳化硅粉的方法，包括：
[0032]第一阶段，将真空装置与所述反应坩埚顶部的出气孔连接，启动真空装置进行抽真空，以使所述反应坩埚内的真空度为6
×
10
‑6mbar；
[0033]第二阶段，经所述第一进气口向所述反应坩埚内通入反应气体，反应气体的总进气流量控制在300
‑
400sccm，其中，反应气体为混合均匀的碳源气体和硅源气体，碳源气体中碳原子和硅源气体中硅原子的摩尔比为1：1；经第二进气口向所述反应坩埚内通入氩气，氩气流速控制在70
‑
150sccm；同时，控制真空装置工作，维持所述反应坩埚的内部压力为100
‑
120mbar，稳压30
‑
60min；
[0034]第三阶段，开始加热，直至所述反应坩埚内部逐步达到稳定的温场；同时，增加反应气体的流速至500
‑
600sccm，反应气体之间开始反应，合成碳化硅粉；
[0035]第四阶段，在合成碳化硅粉期间，定时将合成的碳化硅粉输送至所述反应坩埚的底部，并控制出料组件将堆积在所述反应坩埚底部的碳化硅粉体推送至所述出料口，并经所述出料口排出。
[0036]在本专利技术的一些实施例中，所述第三阶段中加热阶段包括前阶段和后阶段，在所述前阶段，开始加热，使温度在1h内升高至800
‑
900℃；在所述后阶段，继续加热，使温度在3h内逐步稳定在1000
‑
1100℃。
[0037]根据本专利技术实施例中利用合成装置制备碳化硅粉的合成方法，以含有碳原子和硅原子的气体作为反应源制备碳化硅粉，不易引入固体颗粒杂质，可大大提升最终获得的碳化硅粉的纯度；同时，反本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，包括：反应坩埚，所述反应坩埚限定出反应腔，所述反应坩埚的底部设有出料口；反应组件，所述反应组件有多个，多个所述反应组件设于所述反应腔内，用于提供反应场所并将反应生成的碳化硅粉输送至所述反应腔的底部；出料组件，所述出料组件设于所述反应腔内，用于将堆积在所述反应腔底部的碳化硅粉推送至所述出料口；其中，所述反应坩埚侧壁的上部设有供反应气体通入的第一进气口，所述反应坩埚侧壁的下部设有供载气通入的第二进气口；所述反应坩埚的顶部设有出气孔。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，所述反应组件包括：反应杆，所述反应杆布置在所述反应腔内，用于提供反应场所；收集器，所述收集器设于所述反应杆上，所述收集器可沿所述反应杆的轴向方向往复移动，以将沉积在反应杆上的碳化硅粉从反应杆上剥离；驱动机构，所述驱动机构与所述收集器连接，以驱动所述收集器在所述反应杆上的移动。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，所述反应杆上设有碳化硅层。4.根据权利要求2所述的一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，所述驱动机构包括：第一螺杆，所述第一螺杆设于所述反应腔内，且能够转动地安装在所述反应坩埚上；第一电机，所述第一电机设于所述反应坩埚的外部，并与所述第一螺杆连接；连接板，所述连接板设于所述第一螺杆上，并可随所述第一螺杆的转动沿所述第一螺杆的轴向方向往复移动；其中，所述第一螺杆与所述反应杆平行布置；所述连接板与所述收集器连接。5.根据权利要求1所述的一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，所述反应坩埚的水平截面为圆形，所述出料口沿所述反应坩埚底壁的圆心到圆周布置，所述出料组件包括：刮板，所述刮板能够转动地设于所述反应腔内，且紧贴所述反应腔的底壁；所述刮板的内端贯穿所述反应坩埚底壁的中心处并延伸至所述反应坩埚的外部，所述刮板的外端紧靠所述反应坩埚的内侧壁；旋转电机，所述旋转电机设于所述反应坩埚的下方，所述旋转电机的输出端与所述刮板伸至所述反应坩埚外部的端部连接。6.根据权利要求1所述的一种碳化硅粉的合成装置，其特征在于，所述反应坩埚的水平截面为方形，所述出料口沿与所述反应坩埚中任意一个侧壁平行的方向布置，所述出料组件包括：推板，所述推板能够移动地设于所述反应腔内，且紧贴所述反应腔的底壁和与底壁相连的内侧壁；所述推板与所述出料口平行布置；第二螺杆，所述第二螺杆能够转动地安装在所述反应坩埚内，且与所述推...
【专利技术属性】
技术研发人员：许成凯，
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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