本发明专利技术属于碳化硅晶体生长技术领域，具体涉及一种碳化硅单晶的生长装置及生长方法。生长装置包括坩埚部，其包括周向设置的坩埚壁，坩埚壁围绕形成的空腔包括自上而下设置的生长仓和储料仓；加热部，其沿生长仓的外侧的周向设置；坩埚套筒，其包括坩埚套筒壁和坩埚套筒底，坩埚套筒壁套设于坩埚壁的外部，坩埚套筒壁相对坩埚壁升降运动；柱塞，其设置于坩埚套筒底的上部并与坩埚套筒底固定连接，其顶部套设在储料仓的坩埚壁的内部，其与储料仓的坩埚壁内壁滑动配合；坩埚盖，其盖于坩埚套筒的上方，其与坩埚套筒壁固定连接，其下部用于安装籽晶；升降机构，其设置于坩埚盖的上部，生长装置的使用能向生长仓中补充原料，生长出大尺寸的碳化硅单晶。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳化硅晶体生长，具体涉及一种碳化硅单晶的生长装置及生长方法。
技术介绍
1、物理气相输运法（pvt）是目前工业化生长碳化硅晶体的主要方法，具体为在真空和气氛环境下，将碳化硅多晶原料装在由石墨坩埚和坩埚盖形成的封闭腔体中，碳化硅籽晶片粘接坩埚盖内壁，石墨坩埚外部的加热体加热使石墨坩埚中的碳化硅多晶原料升华，升华气体在碳化硅籽晶上生长得到碳化硅单晶。
2、受到均匀受热和温度梯度等因素的影响，石墨坩埚的尺寸受到限制，石墨坩埚中装入的碳化硅多晶原料的量受到限制，使得生长的碳化硅晶体的尺寸受到一定限制，难以生长出大尺寸的晶体。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术生长碳化硅单晶时，由于石墨坩埚中装入的碳化硅多晶原料的量受到限制，难以生长出大尺寸的碳化硅单晶的缺陷，提供一种碳化硅单晶的生长装置及生长方法，用于碳化硅单晶生长时，能够向生长仓中补充原料，生长出大尺寸的碳化硅单晶。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种碳化硅单晶的生长装置，包括：
3、坩埚部，其包括周向设置的坩埚壁，所述坩埚壁围绕形成的空腔包括生长仓和储料仓，所述储料仓位于所述生长仓的下方，所述储料仓的上部与所述生长仓的下部相连通；
4、加热部，其设置在所述生长仓的外侧，其沿所述生长仓的周向设置；
5、坩埚套筒，其包括坩埚套筒壁和坩埚套筒底，所述坩埚套筒壁套设于所述坩埚壁的外部，所述坩埚套筒壁相对所述坩埚壁升降运动；
>6、柱塞，其设置于所述坩埚套筒底的上部并与所述坩埚套筒底固定连接，其顶部套设在所述储料仓的坩埚壁的内部，其与所述储料仓的坩埚壁内壁滑动配合；7、坩埚盖，其盖于所述坩埚套筒的上方，其与所述坩埚套筒壁固定连接，其下部用于安装籽晶；
8、升降机构，其设置于所述坩埚盖的上部，其能驱动所述坩埚盖带动所述坩埚套筒以及所述柱塞作相对于所述储料仓的所述坩埚壁的升降运动。
9、在一些优选实施方式中，所述坩埚壁的顶部沿径向方向向外延伸至与所述坩埚套筒壁密封滑动连接。
10、在一些优选实施方式中，所述生长装置还包括旋转轴，所述旋转轴依次穿过所述坩埚套筒底和所述柱塞进入所述生长仓，所述旋转轴的位于所述生长仓的一端上设置有拨料板，所述旋转轴相对所述坩埚部轴向固定设置。
11、优选地，所述旋转轴位于所述坩埚套筒底的下方的圆柱面上设置有凸轮槽，所述坩埚套筒底的下部设置有圆柱销，所述圆柱销与所述凸轮槽相配合，所述圆柱销升降通过所述凸轮槽推动所述旋转轴旋转。
12、更优选地，所述凸轮槽所在的旋转轴段的直径大于穿过所述坩埚套筒底和所述柱塞进入所述生长仓的旋转轴段的直径。
13、优选地，所述坩埚套筒底上设置有第一通孔，所述第一通孔位于所述旋转轴的外侧；所述生长装置还包括坩埚支撑部，所述坩埚支撑部穿过所述第一通孔与所述坩埚壁固定连接，所述旋转轴的下端与所述坩埚支撑部固定连接。
14、更优选地，所述坩埚支撑部的位于所述坩埚套筒底的下方的支撑结构上设置有第二通孔，所述旋转轴的下端穿过所述第二通孔，所述旋转轴7的下端部设置有限位块，所述旋转轴的下端通过所述限位块与所述坩埚支撑部固定连接。
15、更优选地，所述坩埚套筒底上沿周向分布所述第一通孔，所述坩埚支撑部穿过所述第一通孔后沿周向支撑所述坩埚壁。
16、第二方面，本专利技术提供在如第一方面所述的碳化硅单晶的生长装置中进行的碳化硅单晶的生长方法，所述生长方法包括：升降机构驱动坩埚盖带动坩埚套筒和柱塞向上运动，所述柱塞推动储料仓内的原料进入生长仓，向所述生长仓补充原料。
17、在一些优选实施方式中，所述升降机构驱动所述坩埚盖带动坩埚套筒底下部的圆柱销向上运动，所述圆柱销与所述旋转轴位于所述坩埚套筒底的下方的圆柱面上的凸轮槽相配合，所述圆柱销通过所述凸轮槽推动所述旋转轴旋转，所述旋转轴带动所述拨料板旋转。
18、本专利技术的坩埚部的坩埚壁围绕形成的空腔包括生长仓和位于生长仓下方的储料仓，储料仓的上部与生长仓的下部相连通，生长仓的外侧具有加热部，坩埚套筒的坩埚套筒壁套设于坩埚壁的外部，坩埚套筒底的上部设置有柱塞，柱塞顶部套设在储料仓的坩埚壁的内部，柱塞与储料仓的坩埚壁内壁滑动配合，坩埚套筒壁相对坩埚壁升降运动，在碳化硅单晶的生长过程中，当坩埚套筒壁上升时，柱塞也上升，能够将储料仓内的原料推入生长仓，向生长仓内补充原料，能够显著增加生长得到的碳化硅单晶的尺寸，进一步地，坩埚盖盖于坩埚套筒的上方，与坩埚套筒壁固定连接，坩埚盖的下部用于安装籽晶，在坩埚盖的上部设置升降机构，在碳化硅单晶的生长过程中，升降机构能够同时带动坩埚盖和坩埚套筒壁上升，进一步能够同时带动晶体和柱塞提升，随着晶体的提升，可以避免随着晶体的生长，晶体面逐渐向生长仓靠近，避免晶体受到生长仓外部的加热部的加热影响，晶体生长的温度梯度不能满足，升华气体上升后无法在晶体面上结晶，避免晶体面和原料面的距离太近，导致碳粉尘进入晶体，从而显著减少碳化硅晶体中的包裹体等缺陷。
19、本专利技术向生长仓中补充原料的同时，使晶体上移，能够保证晶体生长的温度梯度，促进升华气体在晶体生长面的结晶，且抑制碳粉尘进入晶体，减少晶体缺陷，且通过坩埚套筒壁将用于补充原料的柱塞与坩埚盖固定连接，坩埚套筒壁提升时，同时提升用于补充原料的柱塞和坩埚盖上的晶体，无需设置晶体提升、底部供料提升双举升装置，减少装置的复杂程度。
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【技术保护点】
1.一种碳化硅单晶的生长装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚壁的顶部沿径向方向向外延伸至与所述坩埚套筒壁（301）密封滑动连接。
3.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述生长装置还包括旋转轴（7），所述旋转轴（7）依次穿过所述坩埚套筒底（302）和所述柱塞（4）进入所述生长仓（101），所述旋转轴（7）的位于所述生长仓（101）的一端上设置有拨料板（8），所述旋转轴（7）相对所述坩埚部（1）轴向固定设置。
4.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，所述旋转轴（7）位于所述坩埚套筒底（302）的下方的圆柱面上设置有凸轮槽（701），所述坩埚套筒底（302）的下部设置有圆柱销（9），所述圆柱销（9）与所述凸轮槽（701）相配合，所述圆柱销（9）升降通过所述凸轮槽（701）推动所述旋转轴（7）旋转。
5.根据权利要求4所述的生长装置，其特征在于，所述凸轮槽（701）所在的旋转轴段的直径大于穿过所述坩埚套筒底（302）和所述柱塞（4）进入所述生长仓（101）的旋转轴段的直径。
6.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚套筒底（302）上设置有第一通孔（3021），所述第一通孔（3021）位于所述旋转轴（7）的外侧；所述生长装置还包括坩埚支撑部（10），所述坩埚支撑部（10）穿过所述第一通孔（3021）与所述坩埚壁固定连接，所述旋转轴（7）的下端与所述坩埚支撑部（10）固定连接。
7.根据权利要求6所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚支撑部（10）的位于所述坩埚套筒底（302）的下方的支撑结构上设置有第二通孔（1001），所述旋转轴（7）的下端穿过所述第二通孔（1001），所述旋转轴（7）的下端部设置有限位块（11），所述旋转轴（7）的下端通过所述限位块（11）与所述坩埚支撑部（10）固定连接。
8.根据权利要求6所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚套筒底（302）上沿周向分布所述第一通孔（3021），所述坩埚支撑部（10）穿过所述第一通孔（3021）后沿周向支撑所述坩埚壁。
9.一种碳化硅单晶的生长方法，其特征在于，其在如权利要求1~8任一项所述的碳化硅单晶的生长装置中进行，所述生长方法包括：升降机构（6）驱动坩埚盖（5）带动坩埚套筒（3）和柱塞（4）向上运动，所述柱塞（4）推动储料仓（102）内的原料进入生长仓（101），向所述生长仓（101）补充原料。
10.根据权利要求9所述的生长方法，其特征在于，所述升降机构（6）驱动所述坩埚盖（5）带动坩埚套筒底（302）下部的圆柱销（9）向上运动，所述圆柱销（9）与旋转轴（7）位于所述坩埚套筒底（302）的下方的圆柱面上的凸轮槽（701）相配合，所述圆柱销（9）通过所述凸轮槽（701）推动所述旋转轴（7）旋转，所述旋转轴（7）带动拨料板（8）旋转。
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【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶的生长装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚壁的顶部沿径向方向向外延伸至与所述坩埚套筒壁（301）密封滑动连接。
3.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述生长装置还包括旋转轴（7），所述旋转轴（7）依次穿过所述坩埚套筒底（302）和所述柱塞（4）进入所述生长仓（101），所述旋转轴（7）的位于所述生长仓（101）的一端上设置有拨料板（8），所述旋转轴（7）相对所述坩埚部（1）轴向固定设置。
4.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，所述旋转轴（7）位于所述坩埚套筒底（302）的下方的圆柱面上设置有凸轮槽（701），所述坩埚套筒底（302）的下部设置有圆柱销（9），所述圆柱销（9）与所述凸轮槽（701）相配合，所述圆柱销（9）升降通过所述凸轮槽（701）推动所述旋转轴（7）旋转。
5.根据权利要求4所述的生长装置，其特征在于，所述凸轮槽（701）所在的旋转轴段的直径大于穿过所述坩埚套筒底（302）和所述柱塞（4）进入所述生长仓（101）的旋转轴段的直径。
6.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚套筒底（302）上设置有第一通孔（3021），所述第一通孔（3021）位于所述旋转轴（7）的外侧；所述生长装置还包括坩埚支撑部（10），所述坩埚支撑部（10）穿过所述第一通孔（3021）与所述坩埚壁...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金荣，陈建明，赵文超，杨洪雨，范子龙，
申请(专利权)人：苏州优晶半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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