CN113122924B - 晶体生长组件、晶体生长装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶体生长组件、晶体生长装置和方法。晶体生长组件包括叶片调整环，叶片调整环包括外环体和多个叶片件；外环体用于沿坩埚的高度方向布置；叶片件沿坩埚的高度方向延伸，多个叶片件均匀间隔地设置地外环体的内壁上，且多个叶片件远离外环体的端部围合形成中心通道。其能够引导和调整生产气氛，从而保障晶体能够稳定高效地生长。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶体生长组件、晶体生长装置和方法。
背景技术
碳化硅单晶材料制成的半导体器件能够满足对当今对高功率和强辐射器件的需求，而生长高质量的SiC晶体则是实现这些SiC基器件的优异性能的基础。
SiC晶体只能通过合成的方法来获得。目前碳化硅单晶的方法常采用物理气相传输法。然而在碳化硅晶体制作过程中常常发生生长气氛顺时针和逆时针的流动方向、或气流运行不集中等问题而导致生产的晶体质量不佳的问题。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种晶体生长组件、晶体生长装置和方法，其能够引导和调整生产气氛，从而保障晶体能够稳定高效地生长。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种晶体生长组件，用于设置在坩埚中，包括：
叶片调整环，其包括外环体和多个叶片件；
所述外环体用于沿所述坩埚的高度方向布置；
所述叶片件沿所述坩埚的高度方向延伸，多个所述叶片件均匀间隔地设置地所述外环体的内壁上，且多个所述叶片件远离所述外环体的端部围合形成中心通道。
本方案的晶体生长组件通过在坩埚中设置叶片调整环以调整生长气氛的运动，以促成晶体的顺利生长。外环体用于将整个叶片调整环可支撑地设置在坩埚中，其作为叶片调整环的基座。而叶片件则能够调整升华出的气氛上升方向，避免气氛产生逆时针和顺时针的流动矢量，初步引导气氛垂直向上流动，进而保障晶体生长过程能够顺利地进行。进一步的，叶片调整环在使用时，叶片件将原料分割成一块块狭长区域，下部分埋于原料内，能有效将坩埚内壁产生的热场均匀传导至原料中部，使得原料受热均匀，减缓坩埚内壁处原料的碳化，如此能够提升晶体生长的品质。
综上，本方案的晶体生长组件具有结构简单、操作方面，且成本不高，但能够显著的改善现有技术中生长气氛顺时针和逆时针的流动方向、或气流运行不集中等问题而导致生产的晶体质量不佳的问题，因此经济效益出众。
在可选的实施方式中，沿所述外环体的横截面的方向，多个所述叶片件的延伸方向均指向所述外环体的中心。
在可选的实施方式中，所述叶片件的高度均与所述外环体的高度相同，且所述叶片件的上端与所述外环体的端面平齐。
在可选的实施方式中，所述叶片件具有倾斜面；
所述倾斜面靠近所述坩埚底部的下端，且所述倾斜面朝向所述外环体的中心。
在可选的实施方式中，晶体生长组件还包括翼型调整环；
所述翼型调整环用于叠设在所述叶片调整环上方；
所述翼型调整环包括外撑环和多个翼片；所述翼片的翼面正对所述外撑环的环面，多个所述翼片均匀间隔地设置地所述外撑环的内壁上；
沿所述外撑环宽度方向，所述翼片从所述外撑环的下端向所述外撑环的中心倾斜，且多个翼片远离所述外撑环的端部围合形成汇中通道。
从叶片调整环上升的气氛扩散至翼型调整环下方并沿着翼片内壁向上扩散，在内壁的支持力作用下慢慢调整扩散方向并内汇集在一起，并在翼片上方流出与中心气氛汇聚，一同垂直向上扩散。如此使得生产气氛能够更好地适应物理气相传输方法的轴向温梯主导气氛的传输速率、浓度梯度主导气体的流动方向的特点，从而提高晶体生长的速度。
在可选的实施方式中，所述翼型调整环还包括筋板；
所述筋板沿所述外撑环的高度方向延伸；所述筋板的一端与翼片连接，所述翼片的另一端与所述外撑环的内壁连接。
在可选的实施方式中，所述翼面为与所述外撑环相适应的弧形面。
在可选的实施方式中，晶体生长组件还包括导流环；
所述导流环用于叠设在所述翼型调整环远离所述叶片调整环的上方；
所述导流环包括外导环和引流环；所述引流环的外壁密闭地设置在所述外导环的内壁上；
沿所述外导环宽度方向，所述引流环从所述外导环的下端向所述外导环的中心倾斜，且所述引流环的内环形成导流通道。
由于生长气氛硅碳原子的冷凝沉积和结晶潜热的释放，在晶体生长面周围生长气氛中的硅碳原子浓度是相对较小的，导致气流向上移动，离生长面稍远处的生长气流往生长面流动由此在晶体侧面形成气旋，气旋使生长晶体的物质供应不均匀。而本方案的导流环能够引导气流，使气氛沿着换内壁向上扩散并在内壁的支持力作用下不断调整扩散方向，并不断汇聚在一起最后从上孔流出和中间的气氛汇集一同向生长面流去，以一种相对均匀的方式到达晶体生长，并持续将生长气氛传输至生长面，保持生长面附近气氛的过饱和，避免气旋的产生。
第二方面，本发明提供一种晶体生长装置，包括：
坩埚体、石墨盖和前述实施方式所述的晶体生长组件；
沿所述坩埚体的高度方向，一个所述导流环、两个所述翼型调整环和一个所述叶片调整环依次叠设在所述坩埚体的内壁中；
所述叶片调整环抵持在所述坩埚体的底壁上，所述导流环抵持在所述石墨盖的下部。
晶体生长装置的叶片调整环、翼型调整环和导流环协同配合，能够显著地改善因为原料中部升华的生长气氛上升速率慢、生长气氛产生顺时针和逆时针的流动方向和晶体生长过程中温场不对称使得生长气氛输送方向和速率不均匀而导致晶体不能稳定量产的技术问题，因此具有显著的经济效益。
第三方面，本发明提供一种晶体生长方法，所述晶体生长方法基于前述实施方式所述的晶体生长装置，所述晶体生长方法包括如下步骤：
将所述叶片调整环放置在所述坩埚的底部，再装填原料且使得原料高度低于所述外环体高度；
将原料和镀层方格一起烧结，烧结后清理并记录原料表面；
再依次装入两个所述翼型调整环和一个所述导流环；
再装入粘有籽晶的石墨盖；
然后将整个晶体生长装置套热场装入长晶炉生长。
本方案的晶体生长方法能够避免线圈、坩埚烧蚀、保温层烧蚀等问题导致生长的晶体几何结构不对称，所涉及的石墨镀件均为了将坩埚内壁生长气氛不断调整为垂直向上扩散并向中心生长面扩散，避免生长面局部气氛浓度高而另外方位浓度低导致晶体厚度不均匀的问题。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本方案的晶体生长组件包括具有外环体和多个叶片件的叶片调整环。
其中叶片调整环的叶片件能够将原料分割成一块块狭长区域，下部分埋于原料内，能有效将坩埚内壁产生的热场均匀传导至原料中部，使得原料受热均匀，减缓坩埚内壁处原料的碳化；而叶片件的上端则能够调整升华出的气氛上升方向，避免气氛产生逆时针和顺时针的流动矢量，初步引导气氛垂直向上流动，进而保障晶体生长过程能够顺利地进行。这样的晶体生长组件具有结构简单、操作方面，且成本不高，但能够显著的改善现有技术中生长气氛顺时针和逆时针的流动方向、或气流运行不集中等问题而导致生产的晶体质量不佳的问题，因此经济效益出众。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为现有技术的碳化硅晶体生长坩埚内的轴向和径向温度分布示意图；
图2为本发明实施例的晶体生长装置的装配示意图；
图3为本发明实施例的叶片调整环的结构示意图；
图4为本发明实施例的翼型调整环的结构示意图；
图5为本发明实施例的翼型调整环的另一视角的结构示意图；
图6为本发明实施例的导流环的结构示意图；
图7为本发明实施例的晶体生长装置的全剖示意图；
图8为本发明实施例的晶体生长装置的局部示意图；
图9为本发明实施例的晶体生长装置的另一装配示意图。
图标：10-晶体生长组件；100-叶片调整环；101-中心通道；110-外环体；120-叶片件；121-倾斜面；200-翼型调整环；201-汇中通道；210-外撑环；220-翼片；230-筋板；300-导流环；301-导流通道；310-外导环；320-引流环；20-晶体生长装置；21-坩埚体；22-石墨盖。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
碳化硅单晶材料因其自身宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，其制成的半导体器件能够满足对当今对高功率和强辐射器件的需求，是制备高温、高频、高功率和抗辐射器件的理想衬底材料，并在混合动力汽车、高压输电、LED照明和航天航空等领域崭露头角，而生长高质量的SiC晶体则是实现这些SiC基器件的优异性能的基础。
SiC晶体不会出现在大自然中，只能通过合成的方法来获得SiC晶体。目前碳化硅单晶的方法主要有物理气相传输法、高温化学气相沉积法、液相外延法等。其中物理气相传输法是发展最成熟的，这种方法被世界上绝大多数研究机构和公司所采用。物理气相沉积法(PVT)采用中频感应加热，高密度石墨坩埚作为发热体。SiC粉料放置在石墨坩埚底部，SiC籽晶处于石墨坩埚顶部，生长4H-SiC普遍采用C面作为生长面进行晶体生长。通过调节坩埚外部的保温层使得SiC原料区处温度较高，而顶部坩埚盖籽晶处温度较低。然后必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成Si、Si2C、SiC2等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶成碳化硅单晶。
如图1，SiC晶体生长坩埚及坩埚内的轴向和径向温度分布示意图。图中轴向温度分布，也就是坩埚右侧的温度示意图，其中原料中心处温度最高(T3)，其次是坩埚底部(T2)，而坩埚顶部也就是籽晶的位置温度最低(T1)。在SiC晶体生长时，T3位置的SiC原料最先分解，生成的SiC气相物质向低温处扩散，也就是向籽晶和坩埚底部扩散，当籽晶处的SiC气相物质大于其饱和蒸气压时，籽晶处就开始结晶生长。在SiC原料供应充足的情况下，T3与T1相差越大，也就是生长室的轴向梯度越大，籽晶处的SiC气相物质过饱和度就越大，晶体生长速度也就越快。因而，轴向温度梯度主要影响SiC晶体的生长速度。径向温度分布，也就是坩埚上部的温度示意图。在晶体表面形成一个温度为T1的等温面，在晶体的同一横切面上，中心位置的温度最低，边缘温度最高。中心温度与边缘温度差别越大，也就是晶体的径向温度梯度越大，晶体生长面就越凸。
这样的方式造成了如下的问题：
1.在物理气相传输法中，生长气氛在垂直方向上主要以平流为主，轴向温梯主导气氛的传输速率，浓度梯度主导气体的流动方向；
2.在原料上的气相区，在坩埚的同一横切面上，一样中心位置的温度最低，边缘温度最高，所以会导致沿着内壁上升的生长气氛流速快，而原料中部升华的生长气氛上升速率慢；
3.由于加热线圈是螺旋上升的结构，导致不同方位通过坩埚的磁通量不一样，感应出的电流密度也不一样，所以坩埚内壁不同方位所升华出的气氛浓度也有所差异，生长气氛可能产生顺时针和逆时针的流动方向；
4.生产过程中为减少生产成本，坩埚和保温碳毡基本都是一个重复使用的状态，而生长气氛中的硅原子则会不断侵蚀坩埚和保温碳毡，夺取碳原子，造成质量损失，使得坩埚和保温层碳毡几何结构上不对称，晶体生长过程中温场不对称使得生长气氛输送方向和速率不均匀，导致生长的碳化硅单晶几何结构的不对称，晶体内部应力分布不均匀，增加单晶中的缺陷密度，尤其是随着单晶生长尺寸的增加，这种温场不均匀的影响更加明显。
5.传统工艺是通过旋转碳化硅生长热场来解决碳化硅晶体形貌和质量不均匀问题但由于坩埚旋转会影响坩埚内气体对流进而影响晶体质量和工艺的重现性，而且旋转过程中上保温层易与石墨盖发生滑动，难以稳定量产。
为改善上述技术问题，在下面的实施例中提供一种晶体生长组件、晶体生长装置和方法。
请参考图1，本实施例提供了一种晶体生长组件10，用于设置在坩埚中，包括叶片调整环100。
叶片调整环100包括外环体110和多个叶片件120；
外环体110用于沿坩埚的高度方向布置；
叶片件120沿坩埚的高度方向延伸，多个叶片件120均匀间隔地设置地外环体110的内壁上，且多个叶片件120远离外环体110的端部围合形成中心通道101。
晶体生长组件10通过在坩埚中设置叶片调整环100以调整生长气氛的运动，以促成晶体的顺利生长。外环体110用于将整个叶片调整环100可支撑地设置在坩埚中，其作为叶片调整环100的基座。而叶片件120则能够调整升华出的气氛上升方向，避免气氛产生逆时针和顺时针的流动矢量，初步引导气氛垂直向上流动，进而保障晶体生长过程能够顺利地进行。进一步的，叶片调整环100在使用时，叶片件120将原料分割成一块块狭长区域，下部分埋于原料内，能有效将坩埚内壁产生的热场均匀传导至原料中部，使得原料受热均匀，减缓坩埚内壁处原料的碳化，如此能够提升晶体生长的品质。
进一步分析，叶片调整环100的设置使得原料受热均匀，避免了现有技术中因为在坩埚的同一横切面上一样中心位置的温度最低、边缘温度最高而导致沿着内壁上升的生长气氛流速快、原料中部升华的生长气氛上升速率慢的技术问题。同时减缓坩埚内壁处原料的碳化。
另一方面，叶片调整环100通过调整华出的气氛上升方向，避免现有技术中因为坩埚内壁不同方位所升华出的气氛浓度差异而导致气氛产生逆时针和顺时针的流动矢量。同时实现了引导气氛垂直向上流动的目的，保障了晶体能够顺利地生产。
请参照图2至图9，以了解晶体生长组件10的更多细节。
请参阅图2和图3，从图中可以看出，在本实施例中，沿外环体110的横截面的方向，多个叶片件120的延伸方向均指向外环体110的中心。如此保障能够叶片件120能够均匀地分隔原料，且能够更加有效地将坩埚内壁产生的热场均匀传导至原料中部，使得原料受热均匀。
进一步的，在本发明的本实施例中，叶片件120的高度均与外环体110的高度相同，且叶片件120的上端与外环体110的端面平齐。即叶片件120的上端与外环的上端平齐，叶片件120的下端与外环的下端平齐。
从图中可以看出，叶片件120具有倾斜面121；倾斜面121靠近坩埚底部的下端，且倾斜面121朝向外环体110的中心。如此便于生产气氛能够更加顺畅地从相邻的叶片件120之间流动，以及通过中心通道101顺畅地流动。
可选的，外环体110为薄壁呈柱状的圆环件。叶片件120沿径向方向设置在外环体110的环形内壁上。沿外环体110的周向方向，相邻的叶片件120保持相同的夹角分布。沿外环体110的周向方向，相邻的叶片件120具有预设的间隔；沿外环体110的径向方向，相对布置的叶片件120之间也具有预设的间隔。
进一步的，叶片件120为直角梯形的板件。叶片件120的直角底边与外环体110的内壁连接，叶片件120的直角侧边与外环体110的上端面平齐，叶片件120的直角顶边朝向中心通道101；叶片件120的斜边朝向外环体110的下端，且斜边边缘延伸至外环体110的下端面边缘。
在本实施例中，叶片调整环100包括六个叶片件120，六个叶片件120周向均布地设置在外环体110上，且相邻的叶片件120保持60°夹角。
请参阅图2、图4和图5，进一步的，在本发明的本实施例中，晶体生长组件10还包括翼型调整环200；翼型调整环200用于叠设在叶片调整环100上方；
翼型调整环200包括外撑环210和多个翼片220；翼片220的翼面正对外撑环210的环面，多个翼片220均匀间隔地设置地外撑环210的内壁上；
沿外撑环210宽度方向，翼片220从外撑环210的下端向外撑环210的中心倾斜，且多个翼片220远离外撑环210的端部围合形成汇中通道201。
从叶片调整环100上升的气氛扩散至翼型调整环200下方并沿着翼片220内壁向上扩散，在内壁的支持力作用下慢慢调整扩散方向并内汇集在一起，并在翼片220上方流出与中心气氛汇聚，一同垂直向上扩散。如此使得生产气氛能够更好地适应物理气相传输方法的轴向温梯主导气氛的传输速率、浓度梯度主导气体的流动方向的特点，从而提高晶体生长的速度。
从图中还可以看出，在本发明的本实施例中，翼型调整环200还包括筋板230；筋板230沿外撑环210的高度方向延伸；筋板230的一端与翼片220连接，翼片220的另一端与外撑环210的内壁连接。
筋板230的设置能够保障翼片220与外撑环210的稳定连接，从而保障翼型调整环200能够高效、稳定地调整气氛的流动，进而保证了晶体的生长质量。
可选的，筋板230为直角三角形板件。筋板230的一个直角边与外撑环210的内壁连接，筋板230的另一个直角边与外撑环210的顶端面平齐；筋板230的斜边与翼片220连接。
从图中可以看出，在本发明的本实施例中，翼面为与外撑环210相适应的弧形面。弧形面的翼面能够保障翼型调整环200具有更好的汇聚气氛的作用。
进一步的，在本实施例中，外撑环210为薄壁呈柱状的圆环件。沿外撑环210的周向方向，相邻的翼片220保持相同的夹角分布。沿外撑环210的周向方向，相邻的翼片220具有预设的间隔；沿外撑环210的径向方向，相对布置的翼片220之间也具有预设的间隔。
翼片220为扇形的板件，翼片220从与外撑环210下端平齐的位置延伸至与外撑环210上端平齐的位置。翼片220板面为朝向外撑环210下端的弧状；且翼片220远离外撑环210的远端边缘为弧形，且远端边缘与外撑环210的环面平行。
在本实施例中，翼型调整环200包括四个翼片220，四个翼片220均布地设置在外撑环210上，且相邻的翼片220件保持45°夹角。
请参阅图2和图6，从图中还可以看出，在本发明的本实施例中，晶体生长组件10还包括导流环300；导流环300用于叠设在翼型调整环200远离叶片调整环100的上方；导流环300包括外导环310和引流环320；引流环320的外壁密闭地设置在外导环310的内壁上；
沿外导环310宽度方向，引流环320从外导环310的下端向外导环310的中心倾斜，且引流环320的内环形成导流通道301。
进一步的，引流环320与外导环310高度相同，且引流环320与外导环310同心布置。
由于生长气氛硅碳原子的冷凝沉积和结晶潜热的释放，在晶体生长面周围生长气氛中的硅碳原子浓度是相对较小的，导致气流向上移动，离生长面稍远处的生长气流往生长面流动由此在晶体侧面形成气旋，气旋使生长晶体的物质供应不均匀。而本方案的导流环300能够引导气流，使气氛沿着换内壁向上扩散并在内壁的支持力作用下不断调整扩散方向，并不断汇聚在一起最后从上孔流出和中间的气氛汇集一同向生长面流去，以一种相对均匀的方式到达晶体生长，并持续将生长气氛传输至生长面，保持生长面附近气氛的过饱和，避免气旋的产生。
即通过叶片调整环100、翼型调整环200和导流环300能够解决晶体生长过程中温场不对称使得生长气氛输送方向和速率不均匀，导致生长的碳化硅单晶几何结构的不对称，晶体内部应力分布不均匀，增加单晶中的缺陷密度的问题；通过晶体生长组件10的引导和调整，能够保障晶体实现稳定地量产。
图7为晶体生长装置20的全剖图，图8为晶体生长装置20的半剖示意图，图9为图8中的晶体生长装置20装配示意图。
第二方面，请参阅图7、图8和图9。本发明提供一种晶体生长装置20，包括坩埚体21、石墨盖22和前述实施方式的晶体生长组件10；
沿坩埚体21的高度方向，一个导流环300、两个翼型调整环200和一个叶片调整环100依次叠设在坩埚体21的内壁中；
叶片调整环100抵持在坩埚体21的底壁上，导流环300抵持在石墨盖22的下部。
晶体生长装置20的叶片调整环100、翼型调整环200和导流环300协同配合，能够显著地改善因为原料中部升华的生长气氛上升速率慢、生长气氛产生顺时针和逆时针的流动方向和晶体生长过程中温场不对称使得生长气氛输送方向和速率不均匀而导致晶体不能稳定量产的技术问题，因此具有显著的经济效益。
进一步的，为避免杂质的引入，在外环体110、外撑环210和外导环310的表面可镀上镀碳化钽、碳化铌或碳化钨。
第三方面，本发明提供一种晶体生长方法，晶体生长方法基于前述实施方式的晶体生长装置20，晶体生长方法包括如下步骤：
将叶片调整环100放置在坩埚的底部，再装填原料且使得原料高度低于外环体110高度；
将原料和镀层方格一起烧结，烧结后清理并记录原料表面；
再依次装入两个翼型调整环200和一个导流环300；
再装入粘有籽晶的石墨盖22；
然后将整个晶体生长装置20套热场装入长晶炉生长。
本方案的晶体生长方法能够避免线圈、坩埚烧蚀、保温层烧蚀等问题导致生长的晶体几何结构不对称，所涉及的石墨镀件均为了将坩埚内壁生长气氛不断调整为垂直向上扩散并向中心生长面扩散，避免生长面局部气氛浓度高而另外方位浓度低导致晶体厚度不均匀的问题。
进一步的，使用时，原料填装时先向坩埚内放入叶片调整环100，再填装1/2-2/3(二分之一到三分之一)外环体110的高度的原料并压平；再然后将原料和镀层方格一起烧结，烧结后清理并记录原料表面；再依次装入两个翼型调整环200和一个导流环300，最后装入粘有籽晶的石墨盖22，然后将整套热场装入长晶炉生长。
通过如下实验可以发现：将叶片调整环100和原料装入同一坩埚内然后装入机台进行烧结进程，待烧结制程结束后烧结检测完毕后，在依次装入两个翼型调整环200和一个导流环300，最后将粘接好籽晶的坩埚盖与内部放置好热场的坩埚进行密封，生长坩埚周围、顶部、底部会包裹1～4层厚度5～10mm的石墨软毡保温层，然后将生长坩埚放入长晶炉中，首先抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，水冷式感应线圈通电，以电磁感应原理加热石墨坩埚，当加热温度达到2100℃以上，碳化硅粉末开始升华变成Si、Si2C、SiC2等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶形成碳化硅单晶，经过5～10天的沉积结晶时间，完成碳化硅单晶生长。
实施例一、采用该原料筒热场结构生长4英寸掺N的4H-SiC晶体，晶体为单一晶型4H，晶体表面无杂晶、密集性微管等宏观缺陷，晶体量测四个方位厚度，厚度差＜1mm(最大值-最小值)，晶体凸度＜2mm。晶体经过切磨抛后得到晶片，将晶体放置于光学显微镜下观察，可以看到SiC晶体中基本没有包裹物，包裹物密度小于1个/cm2，缺陷密度与同期量产晶体一致，TSD＜500cm-2，BPD＜8000cm-2，表明利用热场结构进行晶体生长可以在不影响晶体缺陷密度的前提下，有效解决晶体生长厚度不均匀的问题，厚度差由原本的3mm-10mm降低至＜1mm，产能提升50％-100％。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种晶体生长组件，用于设置在坩埚中，其特征在于，包括：
叶片调整环(100)，其包括外环体(110)和多个叶片件(120)；
所述外环体(110)用于沿所述坩埚的高度方向布置；
所述叶片件(120)沿所述坩埚的高度方向延伸，多个所述叶片件(120)均匀间隔地设置地所述外环体(110)的内壁上，且多个所述叶片件(120)远离所述外环体(110)的端部围合形成中心通道(101)；
至少一个翼型调整环(200)，所述翼型调整环(200)包括外撑环(210)和多个翼片(220)；所述翼片(220)的翼面正对所述外撑环(210)的环面，多个所述翼片(220)均匀间隔地设置地所述外撑环(210)的内壁上；
以及导流环(300)，所述导流环(300)包括外导环(310)和引流环(320)；所述引流环(320)的外壁密闭地设置在所述外导环(310)内壁上；
所述翼型调整环(200)叠设在所述叶片调整环(100)上方，所述导流环(300)叠设在所述翼型调整环(200)远离所述叶片调整环(100)的上方。
2.根据权利要求1所述的晶体生长组件，其特征在于：
沿所述外环体(110)的横截面的方向，多个所述叶片件(120)的延伸方向均指向所述外环体(110)的中心。
3.根据权利要求1所述的晶体生长组件，其特征在于：
所述叶片件(120)的高度均与所述外环体(110)的高度相同，且所述叶片件(120)的上端与所述外环体(110)的端面平齐。
4.根据权利要求1所述的晶体生长组件，其特征在于：
所述叶片件(120)具有倾斜面(121)；
所述倾斜面(121)靠近所述坩埚底部的下端，且所述倾斜面(121)朝向所述外环体(110)的中心。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的晶体生长组件，其特征在于：
沿所述外撑环(210)宽度方向，所述翼片(220)从所述外撑环(210)的下端向所述外撑环(210)的中心倾斜，且多个翼片(220)远离所述外撑环(210)的端部围合形成汇中通道(201)。
6.根据权利要求5所述的晶体生长组件，其特征在于：
所述翼型调整环(200)还包括筋板(230)；
所述筋板(230)沿所述外撑环(210)的高度方向延伸；所述筋板(230)的一端与翼片(220)连接，所述翼片(220)的另一端与所述外撑环(210)的内壁连接。
7.根据权利要求5所述的晶体生长组件，其特征在于：
所述翼面为与所述外撑环(210)相适应的弧形面。
8.根据权利要求5所述的晶体生长组件，其特征在于：
沿所述外导环(310)宽度方向，所述引流环(320)从所述外导环(310)的下端向所述外导环(310)的中心倾斜，且所述引流环(320)的内环形成导流通道(301)。
9.一种晶体生长装置(20)，其特征在于，包括：
坩埚体(21)、石墨盖(22)和权利要求8所述的晶体生长组件；
沿所述坩埚体(21)的高度方向，一个所述导流环(300)、两个所述翼型调整环(200)和一个所述叶片调整环(100)依次叠设在所述坩埚体(21)的内壁中；
所述叶片调整环(100)抵持在所述坩埚体(21)的底壁上，所述导流环(300)抵持在所述石墨盖(22)的下部。
10.一种晶体生长方法，其特征在于：
所述晶体生长方法基于权利要求9所述的晶体生长装置(20)，所述晶体生长方法包括如下步骤：
将所述叶片调整环(100)放置在所述坩埚的底部，再装填原料且使得原料高度低于所述外环体(110)高度；
将原料和叶片调整环(100)一起烧结，烧结后清理并记录原料表面；
再依次装入两个所述翼型调整环(200)和一个所述导流环(300)；
再装入粘有籽晶的石墨盖(22)；
然后将整个晶体生长装置(20)装入长晶炉生长。
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