CN113174633B - 一种pvt法单晶扩径生长装置及生长方法 - Google Patents

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    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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Abstract

一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法，它属于晶体生长技术领域。本发明要解决的技术问题为制备更大尺寸的单晶。本发明坩埚下盖上安装有坩埚本体，坩埚本体内放置有多孔石墨筒，第一个圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖的中心位置，第一个圆台结构上放置第一个晶棒，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，坩埚本体上部安装有坩埚上盖，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接。本发明将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大。

Description

一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法
技术领域
本发明属于晶体生长技术领域；具体涉及一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法。
背景技术
物理气相输送法(PVT，Physical vapor transport)是制备碳化硅、氮化铝等难以以液相法制备的高熔点半导体晶体材料的主流方法。尽管这些材料在新能源汽车等新兴战略领域有着巨大的应用前景，但由于其制备工艺目前具有材料制备速率较慢、反应需要高温等特点，制备成本较高，极大影响了该类型材料的下游规模应用。扩大单晶直径是降低单位成本的关键，以碳化硅材料为例，目前国内正处于4英寸到6英寸过渡阶段，制备更大尺寸的7英寸和8英寸以及更大尺寸的单晶是个重大的挑战。
发明内容
本发明目的是提供了一种制备更大尺寸的单晶的PVT法单晶扩径生长装置及生长方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒，第一个圆台结构通过固定结构固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为石墨或钽或钨或钼。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为石墨或钽或钨或钼。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比≦1.5，所述的坩埚本体的直径为100-300mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的1/3-3/4，所述的多孔石墨筒的孔径为5-5000μm、直径为70-260mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小20-140mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制在2000-2300℃，反应时长为50-200h，气压为100-5000Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，所述的多次迭代生长次数为2-20次。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，通过选取大尺寸晶片作为籽晶，优化工艺条件，多次迭代能够得到高质量单晶。大尺寸晶片作为籽晶，再进行晶体生长即可得到大尺寸晶棒。考虑到此方法扩径得到大尺寸晶棒时，和常规大尺寸晶体制备类似，可能会存在晶体质量问题，需要数次重复晶棒-籽晶-晶棒的过程，改善晶体质量，根据质量要求，通常需要2-5次，或者更多次数的迭代优化。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大，快速得到大尺寸晶片，解决了常规迭代方法扩径时间长、投入大的问题。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，可以实现多颗晶体同时扩径，成倍提高了大尺寸晶片的制备效率。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，大幅提高了原料利用效率，坩埚及内部结构可重复利用，大幅降低了制备成本。
本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，内部圆台结构尺寸可调，适用于不同直径、不同厚度的晶棒的扩径生长。
附图说明
图1为本发明2个晶棒生长的所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的结构示意图；
图2为本发明4个晶棒生长的所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的结构示意图；
图3为本发明圆台结构的结构示意图；
图4为本发明晶棒的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖3，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体2，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒4，第一个圆台结构7通过固定结构6固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒8，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖1，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为石墨。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料5。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为石墨。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比为1.5，所述的坩埚本体的直径为200mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的2/3，所述的多孔石墨筒的孔径为5-500μm、直径为130mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小70mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室9。
具体实施方式二：
根据具体实施方式一所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制在2000℃，反应时长为100h，气压为100Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，所述的多次迭代生长次数为3次。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，选取直径150mm，厚度15mm碳化硅晶棒，经过200小时的扩径生长，得到直径180mm外径的晶体，经过加工得到172mm直径的晶片。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，通过选取大尺寸晶片作为籽晶，优化工艺条件，多次迭代能够得到高质量单晶。大尺寸晶片作为籽晶，再进行晶体生长即可得到大尺寸晶棒。考虑到此方法扩径得到大尺寸晶棒时，和常规大尺寸晶体制备类似，可能会存在晶体质量问题，需要数次重复晶棒-籽晶-晶棒的过程，改善晶体质量，根据质量要求，通常需要2-5次，或者更多次数的迭代优化。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大，快速得到大尺寸晶片，解决了常规迭代方法扩径时间长、投入大的问题。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，可以实现多颗晶体同时扩径，成倍提高了大尺寸晶片的制备效率。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，大幅提高了原料利用效率，坩埚及内部结构可重复利用，大幅降低了制备成本。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，内部圆台结构尺寸可调，适用于不同直径、不同厚度的晶棒的扩径生长。
具体实施方式三：
一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖3，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体2，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒4，第一个圆台结构7通过固定结构6固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒8，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖1，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为钽。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料5。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为钽。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比为1.2，所述的坩埚本体的直径为300mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的2/3，所述的多孔石墨筒的孔径为50-5000μm、直径为200mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小100mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室9。
具体实施方式四：
根据具体实施方式三所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制在2300℃，反应时长为200h，气压为5000Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，所述的多次迭代生长次数为5次。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，通过选取大尺寸晶片作为籽晶，优化工艺条件，多次迭代能够得到高质量单晶。大尺寸晶片作为籽晶，再进行晶体生长即可得到大尺寸晶棒。考虑到此方法扩径得到大尺寸晶棒时，和常规大尺寸晶体制备类似，可能会存在晶体质量问题，需要数次重复晶棒-籽晶-晶棒的过程，改善晶体质量，根据质量要求，通常需要2-5次，或者更多次数的迭代优化。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大，快速得到大尺寸晶片，解决了常规迭代方法扩径时间长、投入大的问题。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，可以实现多颗晶体同时扩径，成倍提高了大尺寸晶片的制备效率。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，大幅提高了原料利用效率，坩埚及内部结构可重复利用，大幅降低了制备成本。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，内部圆台结构尺寸可调，适用于不同直径、不同厚度的晶棒的扩径生长。
具体实施方式五：
一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖3，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体2，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒4，第一个圆台结构7通过固定结构6固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒8，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖1，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为钨。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料5。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为钨。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比为1.5，所述的坩埚本体的直径为300mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的2/3，所述的多孔石墨筒的孔径为10-5000μm、直径为200mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小100mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室9。
具体实施方式六：
根据具体实施方式五所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制2200℃，反应时长为50h，气压为1000Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，所述的多次迭代生长次数为10次。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，通过选取大尺寸晶片作为籽晶，优化工艺条件，多次迭代能够得到高质量单晶。大尺寸晶片作为籽晶，再进行晶体生长即可得到大尺寸晶棒。考虑到此方法扩径得到大尺寸晶棒时，和常规大尺寸晶体制备类似，可能会存在晶体质量问题，需要数次重复晶棒-籽晶-晶棒的过程，改善晶体质量，根据质量要求，通常需要2-5次，或者更多次数的迭代优化。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大，快速得到大尺寸晶片，解决了常规迭代方法扩径时间长、投入大的问题。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，可以实现多颗晶体同时扩径，成倍提高了大尺寸晶片的制备效率。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，大幅提高了原料利用效率，坩埚及内部结构可重复利用，大幅降低了制备成本。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，内部圆台结构尺寸可调，适用于不同直径、不同厚度的晶棒的扩径生长。
具体实施方式七：
一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖3，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体2，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒4，第一个圆台结构7通过固定结构6固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒8，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖1，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。
具体实施方式八：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为石墨或钽或钨或钼。
具体实施方式九：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料5。
具体实施方式十：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为石墨或钽或钨或钼。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比≦1.5，所述的坩埚本体的直径为100-300mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。
具体实施方式十二：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的1/3-3/4，所述的多孔石墨筒的孔径为5-5000μm、直径为70-260mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小20-140mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。
具体实施方式十三：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室9。
具体实施方式十四：
根据具体实施方式七所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制在2000-2300℃，反应时长为50-200h，气压为100-5000Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，通过选取大尺寸晶片作为籽晶，优化工艺条件，多次迭代能够得到高质量单晶。大尺寸晶片作为籽晶，再进行晶体生长即可得到大尺寸晶棒。考虑到此方法扩径得到大尺寸晶棒时，和常规大尺寸晶体制备类似，可能会存在晶体质量问题，需要数次重复晶棒-籽晶-晶棒的过程，改善晶体质量，根据质量要求，通常需要2-5次，或者更多次数的迭代优化。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大，快速得到大尺寸晶片，解决了常规迭代方法扩径时间长、投入大的问题。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，可以实现多颗晶体同时扩径，成倍提高了大尺寸晶片的制备效率。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，大幅提高了原料利用效率，坩埚及内部结构可重复利用，大幅降低了制备成本。
本实施方式所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，内部圆台结构尺寸可调，适用于不同直径、不同厚度的晶棒的扩径生长。
具体实施方式十五：
根据具体实施方式十四所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
具体实施方式十六：
根据具体实施方式十四所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，所述的多次迭代生长次数为2-20次。

Claims (7)

1.一种PVT法单晶扩径生长装置，其特征在于：包括坩埚下盖(3)，所述的坩埚下盖(3)上安装有坩埚本体(2)，所述的坩埚本体(2)内放置有多孔石墨筒(4)，第一个圆台结构(7)通过固定结构(6)固定在所述的坩埚下盖(3)的中心位置，所述的第一个圆台结构(7)上放置第一个晶棒(8)，第一个晶棒(8)上倒置第二个圆台结构(7)，所述的第二个圆台结构(7)通过固定结构(6)对心连接第三个圆台结构(7)，第三个圆台结构(7)上放置第二个晶棒(8)，第二个晶棒(8)上倒置第四个圆台结构(7)，圆台结构(7)和晶棒(8)相间布置，根据坩埚本体(2)的尺寸设置晶棒(8)数量，坩埚本体(2)上部安装有坩埚上盖(1)，坩埚上盖(1)与其相邻的圆台结构(7)通过固定结构(6)固定连接，所述的圆台结构(7)的底面中心位置设置有柱状孔。
2.根据权利要求1所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，其特征在于：所述的固定结构(6)为柱状结构，所述的固定结构(6)的直径与所述的圆台结构(7)的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构(6)的材料为石墨或钽或钨或钼，所述的多孔石墨筒(4)外壁和所述的坩埚本体(2)内壁之间的空间填充原料(5)，所述的圆台结构(7)的材质为石墨或钽或钨或钼。
3.根据权利要求2所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，其特征在于：所述的坩埚本体(2)的高径比≦1.5，所述的坩埚本体(2)的直径为100-300mm，所述的坩埚下盖(3)内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖(1)内侧中心位置设置有柱状孔。
4.根据权利要求3所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，其特征在于：所述的多孔石墨筒(4)的直径为坩埚本体(2)直径的1/3-3/4，所述的多孔石墨筒(4)的孔径为5-5000μm、直径为70-260mm，所述的多孔石墨筒(4)比坩埚本体(2)的直径小20-140mm，所述的多孔石墨筒(4)的高度与坩埚本体(2)相同，所述的多孔石墨筒(4)的内部空间为反应室(9)。
5.一种权利要求1-4之一所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；
步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；
步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；
步骤4、将坩埚上盖固定在坩埚上，通过旋拧或者镶嵌的方式固定，得到装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置；
步骤5、将步骤4装配好的一种PVT法单晶扩径生长装置加装保温材料放置到PVT长晶炉内，温度控制在2000-2300℃，反应时长为50-200h，气压为100-5000Pa，进行长晶反应；
步骤6、反应结束后自然冷却至室温，取出晶体，对晶棒进行定向、滚圆、平磨，切割、研磨、抛光加工、表面清洗，得到大尺寸晶体。
6.根据权利要求5所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，其特征在于：将步骤6得到的大尺寸晶体重复进行步骤1至步骤6的生长，多次迭代生长得到高质量单晶。
7.根据权利要求6所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，其特征在于：所述的多次迭代生长次数为2-20次。
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