CN114059156A - 碳化硅晶体生长装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅晶体生长装置，包括：坩埚组件，坩埚组件具有第一腔室和第二腔室，第二腔室位于第一腔室的内侧，第二腔室适于盛放原料，第一腔室的底部设有籽晶，坩埚组件具有进气口、出气口和进气通道，进气口和出气口均与第一腔室连通，进气通道的进气端位于坩埚组件外，进气通道贯穿第二腔室，进气通道的出气端与第一腔室连通，进气通道与第二腔室连通且连通处位于进气通道的进气端和出气端之间，进气通道和进气口用于吹入惰性气体以驱动第二腔室内的原料受热产生的气体从第二腔室进入第一腔室并在籽晶上沉积，出气口用于排出过剩气体。根据本发明的碳化硅晶体生长装置，有利于减少籽晶生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体的缺陷。

Description

碳化硅晶体生长装置
技术领域
本发明涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种碳化硅晶体生长装置。
背景技术
相关技术中，PVT法(Physical Vapor Transport；物理气相传输法)在生长碳化硅晶体过程时，一般通过粘结剂或籽晶夹具将籽晶固定在生长坩埚的顶部，这种施加的外力会导致碳化硅籽晶中产生应力，最终引发碳化硅晶体中产生缺陷，从而影响到碳化硅晶体的品质。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种碳化硅晶体生长装置，所述碳化硅晶体生长装置可以减少晶体表面缺陷，提高原料受热均匀性。
根据本发明的碳化硅晶体生长装置，包括：坩埚组件，所述坩埚组件具有第一腔室和第二腔室，所述第二腔室位于所述第一腔室的内侧，所述第二腔室适于盛放原料，所述第一腔室的底部设置有至少一个籽晶，所述坩埚组件具有进气口、出气口和进气通道，所述进气口和所述出气口均形成于所述第一腔室的腔壁且均与所述第一腔室连通，所述进气通道的进气端位于所述坩埚组件外，所述进气通道贯穿所述第二腔室，所述进气通道的出气端与所述第一腔室连通，所述进气通道与所述第二腔室连通且所述进气通道与所述第二腔室的连通处位于所述进气端和所述出气端之间，所述进气通道和所述进气口用于吹入惰性气体以驱动所述第二腔室内的原料受热产生的气体从所述第二腔室进入所述第一腔室并在所述籽晶上沉积，所述出气口用于排出过剩气体。
根据本发明的碳化硅晶体生长装置，通过将籽晶设置在第一腔室的底部，有利于使得籽晶主要借助自身重力固定在生长第一腔室中，有利于减少籽晶生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体在生长过程中因应力引发的缺陷，能有效提高碳化硅晶体的品质，通过设置进气口和进气通道，使得原料升华产生的气体在第一腔室内的分布均匀，有利于气体在籽晶表面的均匀沉积，而将第二腔室设于第一腔室的内侧，第二腔室的各个方向和各个部位均可以稳定且均匀地接收来自第一腔室的热量，如此，第二腔室内的原料受热更加均匀，升华效果更好；此外，当碳化硅气体从第二腔室进入第一腔室后，由于第一腔室的通道更加靠近热源，温度更高，可以防止一部分碳化硅气体沉积在第一腔室的腔壁上，以使更多的碳化硅气体附着到籽晶上，有助于节约原料。
根据本发明的一些实施例，所述坩埚组件包括：生长坩埚，所述进气口和所述出气口均形成于所述生长坩埚；内坩埚，所述内坩埚设于所述生长坩埚的内侧，所述内坩埚包括：埚本体，所述埚本体的外壁与所述生长坩埚的内壁限定所述第一腔室；连接轴管，所述连接轴管位于所述埚本体的径向内侧，所述连接轴管沿轴向贯穿所述埚本体，所述连接轴管的外壁与所述埚本体的内壁限定出所述第二腔室，所述内坩埚通过所述连接轴管与所述生长坩埚可转动连接，所述连接轴管的内壁限定出所述进气通道，所述埚本体的外周壁上形成有连通所述第二腔室和所述第一腔室的第一连通口，所述连接轴管的管壁上形成有连通所述第二腔室和所述进气通道的第二连通口。
进一步地，所述第一连通口设于所述埚本体的从上至下1/3-1/2高度的位置，所述第二连通口与所述第一连通口的高度平齐。
根据本发明的一些实施例，所述进气口形成于所述生长坩埚的顶壁，所述出气口形成于所述生长坩埚的底壁，所述连接轴管穿设于所述生长坩埚的顶壁，所述连接轴管与所述生长坩埚可转动连接。
在一些实施例中，所述内坩埚位于所述籽晶的上侧，所述籽晶包括一个第一籽晶和多个第二籽晶，多个所述第二籽晶沿所述第一籽晶的周向间隔布置且与所述第一籽晶沿径向方向间隔开，所述第一腔室包括：气体流道，所述气体流道由所述埚本体的外侧壁和所述生长坩埚的内侧壁限定出；籽晶安置空间，所述籽晶安置空间位于所述内坩埚的下侧，所述籽晶安置空间分别与所述气体流道和所述进气通道连通，每个所述籽晶均可转动地设于所述籽晶安置空间的底部；所述第一籽晶与所述进气通道沿上下方向相对，所述第二籽晶与所述气体流道沿上下方向相对。
在本发明的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：第一生长基座和第二生长基座，所述第一籽晶设在所述第一生长基座上，所述第二籽晶设在所述第二生长基座上，所述第二生长基座为多个，多个所述生长基座与多个第二籽晶一一对应，所述第一生长基座和所述第二生长基座适于相对所述生长坩埚转动。
进一步地，所述碳化硅晶体生长装置还包括：导流筒，所述导流筒形成有多个导流通道，所述导流通道沿竖直方向延伸，所述导流通道与所述籽晶一一对应，且每个所述籽晶与对应的所述导流通道上下相对，所述导流筒的上端与所述内坩埚间隔开。
更进一步地，在由上至下的方向上，所述进气通道依次包括：相互连通的第一通道和第二通道，所述第一通道通过所述第二连通口与所述第二腔室连通，在沿所述进气通道的轴向且朝向所述籽晶的方向上，所述第二通道的截面积逐渐增大，所述导流通道的内周沿和所述第二通道的出气端的内周沿沿上下方向平齐。
根据本发明的一些实施例，所述气体流道的宽度大于所述进气通道的宽度，所述第二籽晶的设置高度高于所述第一籽晶的设置高度。
在一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：加热装置，所述加热装置用于加热所述第二腔室内的原料以使所述原料升华产生气体；吹扫装置，所述吹扫装置适于向所述进气口和所述进气通道内于吹入惰性气体以驱动所述原料升华产生的气体从所述第二腔室进入所述第一腔室并在所述籽晶上沉积，以及驱动过剩气体从所述出气口排出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明的碳化硅晶体生长装置的一个实施例的示意图；
图2是根据本发明的碳化硅晶体生长装置的另一个实施例的示意图。
附图标记：
碳化硅晶体生长装置100：
坩埚组件1，
生长坩埚11，第一腔室111，进气口112，出气口113，气体流道114，籽晶安置空间115，内坩埚12，埚本体121，第一连通口122，连接轴管123，
进气通道1231，第一通道12311，第二通道12312，
第二连通口124，第二腔室125，
导流筒2，导流通道21，加热装置3，第一生长基座4，第二生长基座5，
籽晶200，第一籽晶200a，第二籽晶200b。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100。
如图1所示，根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100，包括：坩埚组件1。
具体地，坩埚组件1具有第一腔室111和第二腔室125，第二腔室125位于第一腔室111的内侧并且第一腔室111和第二腔室125相互连通，第二腔室125内可以盛放原料，例如，第二腔室125内可以盛放碳化硅原料，碳化硅原料在加热装置3的产生的高温环境下受热升华产生碳化硅气体。第一腔室111的底部设置有至少一个籽晶200，例如，籽晶200可以仅设置一个，也可以设置两个或两个以上，碳化硅气体可以从第二腔室125进入第一腔室111内并在籽晶200上沉积，通过将籽晶200设在第一腔室111的底部，使得籽晶200主要借助自身重力固定在生长第一腔室111中，有利于减少籽晶200生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体在生长过程中因应力引发的缺陷，能有效提高碳化硅晶体的品质。
坩埚组件1具有进气口112、出气口113和进气通道1231，其中，进气口112和出气口113均形成于第一腔室111的腔壁，进气口112可以连通第一腔室111和外部的吹扫装置，出气口113可以连通第一腔室111和外界，进气通道1231的进气端位于坩埚组件1外，进气通道1231贯穿第二腔室125，进气通道1231的出气端与第一腔室111连通，进气通道1231与第二腔室125连通，并且进气通道1231与第二腔室125的连通处位于进气通道1231的进气端和出气端之间，进气通道1231和进气口112用于吹入惰性气体以驱动第二腔室125内的原料受热产生的气体从第二腔室125进入第一腔室111并在籽晶200上沉积，出气口113用于排出过剩气体。
例如图1所示，坩埚组件1的第一腔室111和第二腔室125可以同轴布置，并且第一腔室111和第二腔室125的轴线均沿竖直方向延伸，第一腔室111的底部设置有多个籽晶200，第二腔室125位于第一腔室111的内侧，第二腔室125内盛放碳化硅原料，进气通道1231沿竖直方向贯穿第二腔室125，进气通道1231位于第二腔室125的径向内侧，进气通道1231与第二腔室125同轴布置，进气通道1231的进气端位于坩埚组件1的顶壁的上侧，进气通道1231的出气端位于第二腔室125的底部，第二腔室125和进气通道1231的连通处处于进气通道1231的进气端和出气端之间，第二腔室125的腔壁可直接与第一腔室111连通，如此，从进气口112吹入的惰性气体可以驱动第二腔室125内的原料在受热升华产生的一部分碳化硅气体，直接从第二腔室125的外周侧进入第一腔室111，而从进气通道1231吹入的惰性气体可以驱动第二腔室125内的部分气体经过进气通道1231进入第一腔室111，这样，碳化硅气体既可以从第二腔室125的周侧向第一腔室111扩散，又可以从第二腔室125的中部向第一腔室111扩散，使得碳化硅气体在第一腔室111内分布的更加均匀，有利于碳化硅气体在籽晶200表面的均匀沉积，并且由于籽晶200设在第一腔室111的底部，可以减少籽晶200生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体在生长过程中因应力引发的缺陷，能有效提高碳化硅晶体的品质。
根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100，通过将籽晶200设置在第一腔室111的底部，使得籽晶200主要借助自身重力固定在生长第一腔室111中，有利于减少籽晶200生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体在生长过程中因应力引发的缺陷，能有效提高碳化硅晶体的品质。通过设置进气口112和进气通道1231，使得碳化硅气体在第一腔室111内的分布更加均匀，有利于气体在籽晶200表面的均匀沉积。而将第二腔室125设于第一腔室111的内侧，第二腔室125的各个方向和各个部位均可以稳定且均匀地接收来自第一腔室111的热量，如此，第二腔室125内的原料受热更加均匀，升华效果更好，可以减少了Si2C、SiC2的生成；此外，当碳化硅气体从第二腔室125进入第一腔室111后，由于第一腔室111的通道更加靠近热源，温度更高，可以防止一部分碳化硅气体沉积在第一腔室111的腔壁上，以使更多的碳化硅气体附着到籽晶200上，有助于节约原料。
根据本发明的一些实施例，参考图1和图2，坩埚组件1可以包括：生长坩埚11和内坩埚12。其中，进气口112和出气口113均形成于生长坩埚11。内坩埚12设于生长坩埚11的内侧，内坩埚12可以包括：埚本体121和连接轴管123。其中，埚本体121的外壁与生长坩埚11的内壁限定第一腔室111，连接轴管123位于埚本体121的径向内侧，连接轴管123沿轴向贯穿埚本体121，连接轴管123的外壁与埚本体121的内壁限定出第二腔室125，内坩埚12通过连接轴管123与生长坩埚11可转动连接，连接轴管123的内壁限定出进气通道1231，埚本体121的外周壁上形成有连通第二腔室125和第一腔室111的第一连通口122，连接轴管123的管壁上形成有连通第二腔室125和进气通道1231的第二连通口124，如此，第二腔室125内的碳化硅气体既可以直接通过第一连通口122进入第一腔室111，又可以通过第二连通口124先进入进气通道1231再进入第一腔室111，使得第二腔室125的碳化硅气体可以从周侧和中部同时向第一腔室111内供气，进而使得碳化硅气体在第一腔室111内的分布更加均匀，以利于晶体表面各个部位均匀沉积和生长，同时也有利于多个晶体的生长速度保持一致。
可选地，连接轴管123的下端面可以和埚本体121的外底壁平齐，并且，连接轴管123和埚本体121可以一体成型，如此，可以防止原料泄露，节省坩埚组件1的装配工序。
可选地，内坩埚12为石墨材料件，内坩埚12的密度不大于1.2g/cm3，优选地，内坩埚12的密度不大于1g/cm3，内坩埚12的孔隙率不小于50％，优选地，内坩埚12的孔隙率高于60％，如此，第二腔室125内的碳化硅气体不仅可以从第一连通口122以及第二连通口124处流向第一腔室111，也有少部分碳化硅气体也可以从内坩埚12的侧壁的孔隙向第一腔室111内溢出，从而提高气体的流通效率，有助于提高长晶效率。
进一步地，参考图1和图2，第一连通口122可以设于埚本体121的从上至下1/3-1/2高度的位置，第二连通口124与第一连通口122的高度平齐，例如，第二连通口124和第一连通口122的高度的差值可以在±5mm的范围内，由于碳化硅气体的温度较高，高温的碳化硅气体可以从内坩埚12内的原料位置自然上升，将连通口(包括上述第一连通口122和第二连通口124)设在内坩埚12从上至下的1/3-1/2高度的位置，有利于碳化硅气体顺利地从第二腔室125通过连通口进入第一腔室111。
可选地，第一连通口122和第二连通口124均可以形成为圆形，第一连通口122的直径的取值范围为：4mm-8mm，例如，第一连通口122的直径可以是4mm、5mm、6mm、7mm或8mm，第二连通口124的直径的取值范围为：4mm-8mm，例如，第二连通口124的直径可以是4mm、5mm、6mm、7mm或8mm，第一连通口122和第二连通口124的直径可以根据实际需要合理选择。由此，可以便于碳化硅气体顺利地从第二腔室125经过第一连通口122进入第一腔室111以及从第二腔室125经过第二连通口124进入进气通道1231。既避免了连通口(包括上述第一连通口122和第二连通口124)的直径过小例如小于4mm时，碳化硅气体排出不畅或者在第二腔室125内形成涡流，也可以避免连通口的直径过大例如大于8mm时，碳化硅气体从第一腔室111内倒流回第二腔室125。可选地，连通口的形状也可以是椭圆形，长圆形，方形等，连通口的形状可以根据实际需要合理选择。
根据本发明的一些实施例，参考图1和图2，连接轴管123穿设于生长坩埚11的顶壁，连接轴管123与生长坩埚11可转动连接，如此，第二腔室125在通过第一连通口122和第二连通口124排出碳化硅气体的同时相对第一腔室111转动，可以进一步促进碳化硅气体在第一腔室111内的均匀分布，进而有利于气体在多个籽晶200的表面均匀沉积，提高多个晶体生长速度的一致性。
在一些实施例中，参考图1和图2，内坩埚12可以位于籽晶200的上侧，籽晶200包括一个第一籽晶200a和多个第二籽晶200b，其中，多个第二籽晶200b沿第一籽晶200a的周向间隔布置，并且每个第二籽晶200b均与第一籽晶200a沿径向方向间隔开，例如图1所示，籽晶200设有三个，其中包括一个第一籽晶200a和两个第二籽晶200b，两个第二籽晶200b对称分布在第一籽晶200a的径向两侧，并且，两个第二籽晶200b均与第一籽晶200a沿径向方向间隔开，这样，可以为碳化硅晶体预留足够的生长空间，防止碳化硅晶体在生长过程中相互挤压和粘连。
第一腔室111可以包括：气体流道114和籽晶安置空间115。其中，气体流道114由埚本体121的外侧壁和生长坩埚11的内侧壁限定出；籽晶安置空间115位于内坩埚12的下侧，籽晶安置空间115可以由埚本体121的底壁和生长坩埚11的内壁所限定出，籽晶安置空间115分别与气体流道114和进气通道1231连通，每个籽晶200均可转动地设于籽晶安置空间115的底部，并且，第一籽晶200a可以与进气通道1231沿上下方向相对，第二籽晶200b与气体流道114沿上下方向相对，这样可以在一定程度上促进从进气通道1231到达籽晶安置空间115的大部分碳化硅气体快速到达第一籽晶200a表面，以及从气流通道进入籽晶安置空间115的大部分碳化硅气体快速到达第二籽晶200b的表面，进而有利于提高晶体的生长效率，此外，将籽晶200可转动地设置在籽晶安置空间115，有利于提高籽晶200表面各处的气体沉积的均匀性。
可选地，进气口112的数量为2n+1(n≥1)个，并且进气口112可以与第二籽晶200b沿上下方向相对布置，以进一步提高碳化硅气体传输到第二籽晶200b表面的效率。
可选地，每个籽晶200的周侧可以设有m(m≥2)个出气口113，以确保过剩的碳化硅气体可以及时排出，从而抑制碳化硅晶体边缘多晶体的生成，避免碳化硅晶体边缘的多晶体过多导致几个碳化硅晶体边缘相互连接。优选地，出气口113的直径为1m-6mm；更优选地，出气口113的直径为2mm-4mm，如此，可以保证过剩气体及时排出。
进一步地，参考图1和图2，碳化硅晶体生长装置100还可以包括：导流筒2。具体而言，导流筒2可以设于内坩埚12和籽晶200之间，导流筒2可以形成有多个导流通道21，导流通道21沿竖直方向延伸，导流通道21与籽晶200一一对应，且每个籽晶200与对应的导流通道21上下相对，导流筒2的上端与内坩埚12间隔开。如此，导流筒2可以提高气体传输效率，确保碳化硅气体能有效的传输到籽晶200表面，从而提高了碳化硅晶体的生长效率。
可选地，每个籽晶200的周侧均可以设有多个出气口113，多个出气口113关于籽晶200对称布置，以便于过剩气体从出气口113排出，减少籽晶200边缘多晶的产生，从而避免了碳化硅晶体边缘的多晶相互连接。
可选地，每个籽晶200均与其对应的导流通道21同轴设置，如此，可以提高籽晶200表面气体沉积的均匀性。
在一些实施例中，导流筒2可以为石墨件或耐高温金属件，例如，导流筒2的材质可以是钽(Ta)、锇(Os)、钨(W)、钼(Mo)、铼(Re)以及碳化钽(TaC)、碳化硼(HfC)、碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钒(VC)、碳化钼(Mo2C)等，如此，可以确保导流筒2不与碳化硅气体发生物理或化学反应。
更进一步地，参考图1和图2，在由上至下的方向上，进气通道1231依次包括：相互连通的第一通道12311和第二通道12312，第一通道12311通过第二连通口124与第二腔室125连通，在沿进气通道1231的轴向且朝向籽晶200的方向上，第二通道12312的截面积逐渐增大，导流通道21的内周沿和第二通道12312的出气端的内周沿沿上下方向平齐，如此，一方面可以降低气体流动速度，以促进多个晶体的生长速度保持一致，另一方面可以将进气通道1231内的原料升华产生的气体快速穿过导流通道21并在籽晶200的表面沉积。
在一些实施例中，导流通道21的内径与籽晶200的外径的比值范围为1.1-1.2。可以理解的是，通过将导流通道21的内径与籽晶200的外径的比值范围设置在1.1-1.2，避免籽晶200和导流通道21因安装错位，造成籽晶200的部分位置没有碳化硅气体沉积的情况出现，由此可以保证碳化硅气体在籽晶200表面沉积效果。例如，在本发明的一些示例中，导流通道21的内径与籽晶200的外径的比值范围可以为1.11、1.13、1.15、1.17或1.19。具体地，导流通道21的内径与籽晶200的外径的比值范围可以根据本发明中的碳化硅晶体生长装置100的型号、尺寸选择设定。
根据本发明的一些实施例，参考图1，气体流道114的宽度大于进气通道1231的宽度，第二籽晶200b的设置高度高于第一籽晶200a的设置高度，由于当进气通道1231的宽度较小时，会使进气通道1231内的碳化硅气体的流速增加，从而使得第一籽晶200a的生长速度较高，而本实施例将与气体流道114对应的第二籽晶200b的设置高度设置为高于与进气通道1231对应的第一籽晶200a的设置高度，可以缩短气体流道114内的碳化硅气体流动至第二籽晶200b经过的路径长度，以弥补气体流道114内的碳化硅气体流动速率的不足，进而确保第一腔室111内的所有晶体的生长速率保持一致，提高同批碳化硅晶体的良品率。
需要说明的是，上述“第一籽晶200a的设置高度”是指第一籽晶200a的上表面与生长坩埚11的底壁的间距；上述“第二籽晶200b的设置高度”是指第二籽晶200b的上表面与生长坩埚11的底壁的间距。
在本发明的一个示例中，第二籽晶200b的上表面和第一籽晶200a的上表面的高度差的取值范围为5mm-20mm，例如，第二籽晶200b的上表面和第一籽晶200a的上表面的高度差5mm、10mm、13mm、15mm、18mm或20mm，优选地，第二籽晶200b的上表面和第一籽晶200a的上表面的高度差的取值范围为10mm-15mm。
在本发明的一些实施例中，碳化硅晶体生长装置100还包括：第一生长基座4和第二生长基座5，第一籽200a晶设在第一生长基座4上，第二籽晶200b设在第二生长基座5上，第二生长基座5为多个，多个生长基座5与多个第二籽晶200b一一对应，第一生长基座4和第二生长基座5适于相对生长坩埚11转动。例如，在本发明的一个示例中，碳化硅晶体生长装置100还可以包括：一个第一生长基座4和多个第二生长基座5，其中，第一生长基座4和第一籽晶200a适配，第二生长基座5和第二籽晶200b一一对应，籽晶200通过生长基座固定在生长坩埚11的底部，生长基座(包括上述第一生长基座4和第二生长基座5)可相对生长坩埚11转动，如此，可以实现籽晶200的旋转，以调高籽晶200表面各处的碳化硅气体沉积的均匀性。
更进一步地，第二生长基座5的高度和第一生长基座4的高度的差值的取值范围为5mm-20mm，例如，第二生长基座5的高度和第一生长基座4的高度的差值可以为5mm、10mm、13mm、15mm、18mm或20mm，优选地，第二生长基座5的高度和第一生长基座4的高度的差值的取值范围为10mm-15mm，可以缩短气体流道114内的碳化硅气体流动至第二籽晶200b经过的路径长度，以弥补气体流道114内的碳化硅气体流动速率的不足，进而确保第一腔室111内的所有晶体的生长速率保持一致，提高同批碳化硅晶体的良品率。
在一些实施例中，内坩埚12可转动地设于生长坩埚11，籽晶200可转动地设于第一腔室111，内坩埚12和籽晶200的转动方向相同或者不同，例如，籽晶200和内坩埚12都可以沿顺时针方向转动，或者，籽晶200和内坩埚12都可以沿逆时针方向转动，还或者，籽晶200和内坩埚12中的一个沿逆时针方向转动，另一个沿顺时针方向转动。
可选地，内坩埚12和籽晶200的转动速度可以相同，也可以不同；内坩埚12和籽晶200的转动速率的取值范围为0.1rmp-10rmp，例如内坩埚12和籽晶200的转动速率的取值可以为0.1rmp、1rmp、4rmp、8rmp或10rmp，当然，内坩埚12和籽晶200的转动速率也可以根据实际需要合理选择。
在一些实施例中，碳化硅晶体生长装置100还可以包括：加热装置3和吹扫装置(图未示出)。其中，加热装置3可以用于加热第二腔室125内的原料以使原料升华产生碳化硅气体；吹扫装置适于向进气口112和进气通道1231内于吹入惰性气体，这样，在惰性气体和轴向温度梯度的驱动下，碳化硅气体从第二腔室125进入第一腔室111并在籽晶200上沉积，以及驱动过剩的碳化硅气体从出气口113排出，惰性气体可以是高纯的氩气、氦气等，如此，可以使碳化硅气体顺利地从第二腔室125进入第一腔室111并在籽晶200上沉积，确保碳化硅晶体顺利生长。
下面将参考图1-图2描述根据本发明一个具体实施例的碳化硅晶体生长装置100。
实施例一，
如图1所示，本实施例的碳化硅晶体生长装置100，包括：坩埚组件1、导流筒2、加热装置3、吹扫装置、第一生长基座4、第二生长基座5。
坩埚组件1包括：生长坩埚11和内坩埚12。其中，生长坩埚11的顶壁的形成多个进气口112，生长坩埚11的底壁形成有多个出气口113，内坩埚12设于生长坩埚11的内侧，内坩埚12包括：埚本体121和连接轴管123。埚本体121的外壁与生长坩埚11的内壁限定出第一腔室111，连接轴管123位于埚本体121的径向内侧，连接轴管123沿轴向贯穿埚本体121，连接轴管123的外壁与埚本体121的内壁限定出第二腔室125，内坩埚12通过连接轴管123与生长坩埚11可转动连接，连接轴管123与生长坩埚11可转动连接，连接轴管123的内壁限定出进气通道1231，埚本体121的外周壁上形成有连通第二腔室125和第一腔室111的第一连通口122，连接轴管123的管壁上形成有连通第二腔室125和进气通道1231的第二连通口124，第一连通口122可以设于埚本体121的从上至下1/3-1/2高度的位置，第二连通口124与第一连通口122的高度平齐，第一连通口122和第二连通口124均可以形成为圆形，第一连通口122的直径的取值范围为：4mm-8mm，第二连通口124的直径的取值范围为：4mm-8mm。
内坩埚12可以位于籽晶200的上侧，第一腔室111可以包括：气体流道114和籽晶安置空间115。其中，气体流道114由埚本体121的外侧壁和生长坩埚11的内侧壁限定出，气体流道114的宽度大于进气通道1231的宽度；籽晶安置空间115位于内坩埚12的下侧，籽晶安置空间115可以由埚本体121的底壁和生长坩埚11的内壁所限定出，籽晶安置空间115分别与气体流道114和进气通道1231连通，籽晶200包括一个第一籽晶200a和多个第二籽晶200b，其中，多个第二籽晶200b沿第一籽晶200a的周向间隔布置，并且每个第二籽晶200b均与第一籽晶200a沿径向方向间隔开，每个籽晶200均可转动地设于籽晶安置空间115的底部，并且，第一籽晶200a可以与进气通道1231沿上下方向相对，第二籽晶200b与气体流道114沿上下方向相对。
导流筒2设于内坩埚12的下侧，导流筒2的上端与内坩埚12间隔开，导流筒2可以形成有多个导流通道21，导流通道21沿竖直方向延伸，导流通道21与籽晶200一一对应，每个籽晶200与对应的导流通道21上下相对，在沿进气通道1231的轴向且朝向籽晶200的方向上，进气通道1231邻近出气端的部分的截面积逐渐增大，第一籽晶200a外侧的导流筒2的筒壁和进气通道1231的出气端的内周沿沿上下方向平齐。
第一籽晶200a设置于第一生长基座4，第二生长基座5和第二籽晶200b一一对应，第二籽晶200b设置于对应的第二生长基座5，籽晶200通过生长基座固定在生长坩埚11的底部，生长基座可相对生长坩埚11转动，第二生长基座5的高度和第一生长基座4的高度的差值的取值范围为5mm-20mm。
加热装置3可以用于加热第二腔室125内的原料以使原料升华产生碳化硅气体；吹扫装置适于向进气口112和进气通道1231内于吹入惰性气体以驱动碳化硅气体从第二腔室125进入第一腔室111并在籽晶200上沉积，以及驱动过剩的碳化硅气体从出气口113排出，惰性气体可以是高纯的氩气、氦气等。
进气口112的数量为2n+1(n≥1)个，并且进气口112可以与第二籽晶200b沿上下方向相对布置，每个籽晶200的周侧可以设有m(m≥2)个出气口113，出气口113的直径为1m-6mm。
综上，本实施的碳化硅晶体生长装置100可以同时用于多个碳化硅晶体的生长，通过将籽晶200设置在第一腔室111的底部，使得籽晶200主要借助自身重力固定在生长第一腔室111中，有利于减少籽晶200生长界面的应力，从而减少碳化硅晶体在生长过程中因应力引发的缺陷，能有效提高碳化硅晶体的品质。通过设置进气口112和进气通道1231，使得原料升华产生的气体在第一腔室111内的分布均匀，有利于气体在多个籽晶200表面的均匀沉积。而将第二腔室125设于第一腔室111的内侧，第二腔室125的各个方向和各个部位均可以稳定且均匀地接收来自第一腔室111的热量，如此，第二腔室125内的原料受热更加均匀，升华效果更好，此外，当碳化硅气体从第二腔室125进入第一腔室111后，由于第一腔室111的通道更加靠近热源，温度更高，可以防止一部分碳化硅气体沉积在第一腔室111的腔壁上，以使更多的碳化硅气体附着到籽晶200上，有助于节约原料。
实施例二，
如图2所示，本实施例与实施例一的结构大致相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，不同之处仅在于：实施例一中的第二籽晶200b的设置高度高于第一籽晶200a的设置高度，并且，在沿进气通道1231的轴向且朝向籽晶200的方向上，进气通道1231邻近出气端的部分的截面积逐渐增大；而本实施例中的所有籽晶200的设置高度均相同，在沿进气通道1231的轴向方向上，进气通道1231的截面积保持不变。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：
坩埚组件，所述坩埚组件具有第一腔室和第二腔室，所述第二腔室位于所述第一腔室的内侧，所述第二腔室适于盛放原料，所述第一腔室的底部设置有至少一个籽晶，
所述坩埚组件具有进气口、出气口和进气通道，所述进气口和所述出气口均形成于所述第一腔室的腔壁且均与所述第一腔室连通，所述进气通道的进气端位于所述坩埚组件外，所述进气通道贯穿所述第二腔室，所述进气通道的出气端与所述第一腔室连通，所述进气通道与所述第二腔室连通且所述进气通道与所述第二腔室的连通处位于所述进气端和所述出气端之间，
所述进气通道和所述进气口用于吹入惰性气体以驱动所述第二腔室内的原料受热产生的气体从所述第二腔室进入所述第一腔室并在所述籽晶上沉积，所述出气口用于排出过剩气体。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述坩埚组件包括：
生长坩埚，所述进气口和所述出气口均形成于所述生长坩埚；
内坩埚，所述内坩埚设于所述生长坩埚的内侧，所述内坩埚包括：
埚本体，所述埚本体的外壁与所述生长坩埚的内壁限定出所述第一腔室；
连接轴管，所述连接轴管位于所述埚本体的径向内侧，所述连接轴管沿轴向贯穿所述埚本体，所述连接轴管的外壁与所述埚本体的内壁限定出所述第二腔室，所述内坩埚通过所述连接轴管与所述生长坩埚可转动连接，所述连接轴管的内壁限定出所述进气通道，
所述埚本体的外周壁上形成有连通所述第二腔室和所述第一腔室的第一连通口，所述连接轴管的管壁上形成有连通所述第二腔室和所述进气通道的第二连通口。
3.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述第一连通口设于所述埚本体的从上至下1/3-1/2高度的位置，所述第二连通口与所述第一连通口的高度平齐。
4.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述进气口形成于所述生长坩埚的顶壁，所述出气口形成于所述生长坩埚的底壁，所述连接轴管穿设于所述生长坩埚的顶壁，所述连接轴管与所述生长坩埚可转动连接。
5.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述内坩埚位于所述籽晶的上侧，所述籽晶包括一个第一籽晶和多个第二籽晶，多个所述第二籽晶沿所述第一籽晶的周向间隔布置且与所述第一籽晶沿径向方向间隔开，所述第一腔室包括：
气体流道，所述气体流道由所述埚本体的外侧壁和所述生长坩埚的内侧壁限定出；
籽晶安置空间，所述籽晶安置空间位于所述内坩埚的下侧，所述籽晶安置空间分别与所述气体流道和所述进气通道连通，每个所述籽晶可转动地设于所述籽晶安置空间的底部；
所述第一籽晶与所述进气通道沿上下方向相对，所述第二籽晶与所述气体流道沿上下方向相对。
6.根据权利要求5所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：第一生长基座和第二生长基座，所述第一籽晶设在所述第一生长基座上，所述第二籽晶设在所述第二生长基座上，所述第二生长基座为多个，多个所述生长基座与多个所述第二籽晶一一对应，所述第一生长基座和所述第二生长基座适于相对所述生长坩埚转动。
7.根据权利要求5所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：导流筒，所述导流筒形成有多个导流通道，所述导流通道沿竖直方向延伸，所述导流通道与所述籽晶一一对应，且每个所述籽晶与对应的所述导流通道上下相对，所述导流筒的上端与所述内坩埚间隔开。
8.根据权利要求7所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，在由上至下的方向上，所述进气通道依次包括：相互连通的第一通道和第二通道，所述第一通道通过所述第二连通口与所述第二腔室连通，在沿所述进气通道的轴向且朝向所述籽晶的方向上，所述第二通道的截面积逐渐增大，所述导流通道的内周沿和所述第二通道的出气端的内周沿沿上下方向平齐。
9.根据权利要求5所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述气体流道的宽度大于所述进气通道的宽度，所述第二籽晶的设置高度高于所述第一籽晶的设置高度。
10.根据权利要求1所述碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：
加热装置，所述加热装置用于加热所述第二腔室内的原料以使所述原料升华产生气体；
吹扫装置，所述吹扫装置适于向所述进气口和所述进气通道内于吹入惰性气体以驱动所述原料升华产生的气体从所述第二腔室进入所述第一腔室并在所述籽晶上沉积，以及驱动过剩气体从所述出气口排出。
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