CN114481325A - 一种碳化硅多晶的制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硅多晶的制造装置及方法，其属于半导体制造技术领域，碳化硅多晶的制造装置包括腔室、感应线圈、石墨坩埚、晶杆及石墨托，感应线圈设于所述腔室内；石墨坩埚设于所述腔室内，且所述石墨坩埚用于容置助溶剂，且所述石墨坩埚的底部内壁能生长碳化硅多晶；所述晶杆的一端位于所述石墨坩埚内，所述晶杆的另一端位于所述腔室外；石墨托固接于所述晶杆的一端，所述石墨托朝向所述石墨坩埚底壁的底面能生长碳化硅多晶。本发明提供的碳化硅多晶的制造装置及方法能够用于生长制造碳化硅多晶，具有较高的效率和较低的成本。

Description

一种碳化硅多晶的制造装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种碳化硅多晶的制造装置及方法。

背景技术

碳化硅是一种宽禁带半导体材料，以碳化硅衬底制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射、效率高等优势，在射频、新能源汽车等领域均具有重要的应用价值。

碳化硅包括碳化硅单晶和碳化硅多晶，现有技术中，采用溶液法生长碳化硅单晶，具体地，溶液法的基本原理是：将含硅助熔剂置于石墨坩埚中，利用感应加热的方式熔化助熔剂，石墨坩埚中的碳溶解到助熔剂中；然后将碳化硅籽晶置于助熔剂的液面，由于籽晶处的过冷，碳在籽晶的固液界面上析出，并和助熔剂中的硅结合形成碳化硅单晶。但是，现有技术中没有文献记载通过溶液法如何生长碳化硅多晶。因此，亟需一种碳化硅多晶的制造装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅多晶的制造装置及方法，能够用于生长制造碳化硅多晶，具有较高的效率和较低的成本。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种碳化硅多晶的制造装置，包括：

腔室；

感应线圈，设于所述腔室内；

石墨坩埚，设于所述腔室内，且所述石墨坩埚用于容置助溶剂，且所述石墨坩埚的底部内壁能生长碳化硅多晶；

晶杆，所述晶杆的一端位于所述石墨坩埚内，所述晶杆的另一端位于所述腔室外；

石墨托，固接于所述晶杆的一端，所述石墨托朝向所述石墨坩埚底壁的底面能生长碳化硅多晶。

可选地，还包括碳膜层，所述石墨坩埚的底部内壁和/或所述石墨托的底面具有所述碳膜层。

可选地，所述碳膜层的厚度为1～1000微米。

可选地，所述晶杆具有第一冷却流道，所述第一冷却流道中的冷却流体用于冷却所述石墨托。

可选地，所述晶杆包括第一管体及套设于所述第一管体外的第二管体，所述第二管体固接于所述石墨托，所述第一冷却流道包括由所述第一管体形成的第一子流道及由所述第一管体与所述第二管体之间的空隙形成的第二子流道。

可选地，还包括坩埚托，所述坩埚托的一端固接于所述石墨坩埚的底壁，所述坩埚托的另一端位于所述腔室外。

可选地，所述坩埚托具有第二冷却流道，所述第二冷却流道中的冷却流体用于冷却所述石墨坩埚的底壁。

一种碳化硅多晶的制造方法，应用于上述的碳化硅多晶的制造装置，包括如下步骤：

S1、向石墨坩埚内放入助溶剂；

S2、通过感应线圈加热所述助溶剂，以使所述助溶剂熔化；

S3、通过晶杆带动石墨托靠近所述助溶剂移动，以使所述石墨托的下表面与所述助溶剂的液面平齐或间距小于预设间距；

S4、控制所述晶杆带动石墨托远离所述助溶剂移动，以使在所述石墨托下表面形成的碳化硅多晶的底面始终与所述助溶剂的液面平齐或间距小于预设间距。

可选地，所述碳化硅多晶的制造装置还包括坩埚托，所述晶杆具有第一冷却流道，所述坩埚托具有第二冷却流道；

在S4步骤中，同时控制所述第一冷却流道和所述第二冷却流道中的冷却流体的流量，从而控制所述石墨托和所述石墨坩埚附近的温度梯度，进而控制碳化硅多晶的生长速度和质量。

可选地，所述碳化硅多晶的制造方法还包括：向所述腔室内充入氦气，所述助溶剂包括Si元素、Cr元素和Al元素，在所述石墨托下方的所述碳膜层上及所述石墨坩埚底壁的所述碳膜层上结晶，得到两块p型碳化硅多晶；或者

向所述腔室内充入氦气及氮气，所述助溶剂包括Si元素和Cr元素，在所述石墨托下方的所述碳膜层上及所述石墨坩埚底壁的所述碳膜层上结晶，得到两块n型碳化硅多晶。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的碳化硅多晶的制造装置及方法，能够采用溶液法制造碳化硅多晶，通过设置石墨托和石墨坩埚，能够实现直接在石墨材料上结晶，进而得到碳化硅多晶，无需设置籽晶，且石墨托和石墨坩埚上能够同时结晶，使得一个装置能够同时得到两块碳化硅多晶，提高了碳化硅多晶的制造效率，降低了制造碳化硅多晶的成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的碳化硅多晶的制造装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的石墨坩埚、晶杆及石墨托的装配示意图；

图3是本发明实施例一提供的石墨坩埚、晶杆及石墨托的使用状态参考图；

图4是本发明实施例一提供的晶杆及石墨托的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的晶杆的俯视图；

图6是本发明实施例一提供的坩埚托及石墨坩埚的结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的碳化硅多晶的制造方法的流程图。

图中：

1、腔室；2、感应线圈；3、石墨坩埚；4、晶杆；41、第一冷却流道；411、第一子流道；412、第二子流道；413、冷却入口；414、冷却出口；5、石墨托；6、碳膜层；7、坩埚托；71、第二冷却流道；711、第三子流道；712、第四子流道；713、入口；714、出口；8、隔热套；10、碳化硅多晶；100、助溶剂。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

本实施例提供了一种碳化硅多晶的制造装置，能够用于生长制造碳化硅多晶，具有较高的效率和较低的成本。

如图1所示，碳化硅多晶的制造装置包括腔室1、感应线圈2、石墨坩埚3、晶杆4及石墨托5。

其中，腔体1用于为碳化硅多晶的生长提供相对密封的空间，且腔室1具有至少一个抽气口，通过抽气口能对腔室1抽真空。在一些实施例中，抽气口与真空装置连接，使得真空装置能够通过抽气口对腔室1进行抽气，以将腔室1内的气压降低至所需的数值。需要说明的是，腔室1还连接至少一个真空计，真空计用于测量腔室1内的压力。本实施例中，腔体1还具有至少一个充气口，通过充气口可以向腔室1内充入氮气、氩气、氦气或其他惰性气体，以使得碳化硅多晶能够在惰性气体环境下生长。

感应线圈2和石墨坩埚3分别设于腔室1内，且石墨坩埚3用于容置助溶剂。感应线圈2用于对石墨坩埚3内的助溶剂100进行感应加热，使得石墨坩埚3中的助溶剂100熔融。在一些实施例中，感应线圈2有多个匝，围绕石墨坩埚3间隔设置，以实现均匀加热。感应线圈2的电流频率为1～100kHz，且感应线圈2是中空结构的，能够通水冷却。感应线圈2感应加热的原理可以参见现有技术，本实施例在此不做介绍。

晶杆4的一端位于石墨坩埚3内，晶杆4的另一端位于腔室1外，石墨托5固接于晶杆4的一端并位于石墨坩埚3内，晶杆4能够带动石墨托5相对于石墨坩埚3移动，如带动石墨托5旋转或沿图1中的上下方向移动。在一些实施例中，晶杆4的另一端连接有驱动件，驱动件能够向晶杆4提供驱动力。

石墨托5朝向石墨坩埚3底壁的底面及石墨坩埚3的底部内壁均能够生长碳化硅多晶，使得在一次工艺中，能够得到多块碳化硅多晶。

本实施例提供的碳化硅多晶的制造装置，能够采用溶液法制造碳化硅多晶，通过设置石墨托5和石墨坩埚3，能够实现直接在石墨材料上结晶，进而得到碳化硅多晶，无需设置籽晶，且石墨托5和石墨坩埚3上能够同时结晶，使得一个装置能够同时得到两块碳化硅多晶，提高了碳化硅多晶的制造效率，降低了制造碳化硅多晶的成本。

可选地，石墨坩埚3的底部内壁固设有碳膜层6，碳膜层6的设置能够减小结晶过程的应力，避免生长的碳化硅多晶出现开裂的情况，同时，还能够便于碳化硅多晶与石墨坩埚3的分离，避免因碳化硅多晶与石墨坩埚3之前粘接过于牢固而发生破坏性分离，保证了碳化硅多晶的质量。需要说明的是，碳膜层6能够完全覆盖石墨坩埚3的底部内壁，以保证碳化硅多晶的生长均匀性及生长面积。

类似地，石墨托5的底面具有碳膜层6，此时，碳膜层6能够便于碳化硅多晶与石墨托5之间的分离，保证了在石墨托5上生长的碳化硅多晶的质量。需要说明的是，碳膜层6能够完全覆盖石墨托5的底面，以保证碳化硅多晶的生长均匀性及生长面积。

本实施例中，碳膜层6可以通过化学气相沉积法制备获得，还可以通过物理气相沉积、磁控溅射、电子束蒸发、涂覆石墨胶或糖胶后高温固化等方法进行沉积获得，本实施例对此不作限定。

如图3所示，经过一段时间的生长，能够在石墨托5的底面的碳膜层6下方得到块状的碳化硅多晶10，并能够在石墨坩埚3底部的碳膜层6上得到块状的碳化硅多晶10。其中，石墨坩埚3的底面通过碳膜呈6与碳化硅多晶10连接，碳化硅多晶10与石墨坩埚3的侧壁可能会发生粘接，即碳化硅多晶10出现贴锅生长，为了便于碳化硅多晶10与石墨坩埚3的侧壁顺利地分离，可以在石墨坩埚3的侧壁镀设一定高度的碳膜层6，使得在不妨碍石墨坩埚3中的碳溶解在助溶剂100中的前提下，碳化硅多晶10与石墨坩埚3能够更好地分离。在碳化硅多晶的制造装置冷却后，可以将碳化硅多晶10与石墨托5上的碳膜层6分离，以及将碳化硅多晶10与石墨坩埚3底部的碳膜层6分离。

可选地，本实施例中的碳膜层6的厚度为1～1000微米，优选地，碳膜层6的厚度为10～100微米。

本实施例中，如图4所示，晶杆4具有第一冷却流道41，第一冷却流道41中的冷却流体用于冷却石墨托5。由于在碳化硅多晶形成的过程中，需要石墨托5处的过冷，使得助溶剂100中的碳在石墨托5及助溶剂100的固液界面上析出，并与助溶剂中的硅结合形成碳化硅多晶，因此，为了保证石墨托5处具有达到要求的过冷，可以在晶杆4上设置第一冷却流道41，通过第一冷却流道41带走石墨托5上的热量，使得石墨托5处于过冷状态。在一些实施例中，第一冷却流道41经过晶杆4连接石墨托5的一端，以能够较好地冷却石墨托5。

进一步地，在第一冷却流道41中流动的冷却流体可以为氦气，本实施例中，可以控制第一冷却流道41中氦气的流量，进而控制石墨托5附近的温度梯度，从而达到控制石墨托5上碳化硅多晶的生长速度和质量的目的，使得得到的碳化硅多晶满足要求。

可选地，如图4所示，晶杆4包括第一管体42及套设于第一管体42外的第二管体43，在一些实施例中，第一管体42悬空于第二管体43中。第二管体43的一端固接于石墨托5，第二管体43的另一端伸出腔室1。第一冷却流道41包括由第一管体42形成的第一子流道411及由第一管体42与第二管体43之间的空隙形成的第二子流道412，第一子流道411与第二子流道412连通，使得冷却流体可以由第一子流道411流入第二子流道412或由第二子流道412流入第一子流道411，进而形成环路。在一些实施例中，第一管体42靠近第二管体43一端的第一端为开口端，且第一管体42的第一端与第二管体43的一端间隔设置，使得第一管体42中的冷却流体能够由第一管体42的第一端流出并进入第一管体42与第二管体43之间，第二管体43的一端为封口端或开口端，当第二管体43的一端为开口端时，第二管体43与石墨托5密封连接。在另外一些实施例中，第一管体42靠近第二管体43一端的第一端为封口端。并且，第一管体42的第一端的管壁设有通孔，第一管体42中的冷却流体能够通过通孔流入第一管体42与第二管体43之间。

需要说明的是，第一管体42与第二管体43能够发生相对运动，具体地，在需要带动石墨托5旋转时，可以直接驱动第二管体43转动，而第一管体42保持静止。

可选地，第一管体42远离第二管体43一端的第二端的端面可以与第二管体43的端面平齐，也即是，晶杆4未连接石墨托5一端的端面为平面，请继续参见图4，第一冷却流道41具有位于晶杆4端面的冷却入口413及冷却出口414，冷却流道能够通过冷却入口413流入第一冷却流道41，具体流入第一子流道411，并流动至石墨托5附近，吸收石墨托5的热量后，经第二子流道412并由冷却出口414流出。如图5所示，本实施例中的冷却入口413为中心孔，冷却出口414为围绕冷却入口413设置的环形孔。可以理解的是，晶杆4未连接石墨托5一端的端面还可以不是平面，也即是，第一管体42的长度大于第二管体43的长度。在一些实施例中，第一冷却流道41可以连通于驱动泵，驱动泵为第一冷却流道41中的氦气提供驱动力，当晶杆4包括第一管体42时，第一管体42连接于驱动泵。

请继续参见图1，碳化硅多晶的制造装置还包括坩埚托7。其中，坩埚托7的一端固接于石墨坩埚3的底壁，坩埚托7的另一端位于腔室1外。在一些实施例中，坩埚托7能带动石墨坩埚3旋转。可选地，坩埚托7能够在驱动机构的驱动下旋转，进而带动石墨坩埚旋转。本实施例中，坩埚托7还可以带动石墨坩埚3在图1所示的上下方向移动，以调整石墨坩埚3在感应线圈2中的位置。在一些实施例中，坩埚托7的旋转方向与晶杆4的旋转方向相反；在另外一些实施例中，也可以周期性地改变坩埚托7或晶杆4的旋转速度或周期性地正转和反转。

进一步地，如图6所示，坩埚托7具有第二冷却流道71，第二冷却流道71中的冷却流体用于冷却石墨坩埚3的底壁。由于在碳化硅多晶形成的过程中，需要石墨坩埚3处的过冷，使得助溶剂100中的碳在石墨坩埚3及助溶剂100的固液界面上析出，并与助溶剂中的硅结合形成碳化硅多晶，因此，为了保证石墨坩埚3处具有达到要求的过冷，可以在坩埚托7上设置第二冷却流道71，通过第二冷却流道71带走石墨坩埚3上的热量，使得石墨坩埚3处于过冷状态。在一些实施例中，第二冷却流道71经过坩埚托7连接石墨坩埚3的一端，以能够较好地冷却石墨坩埚3。

进一步地，在第二冷却流道71中流动的冷却流体可以为氦气，本实施例中，可以控制第二冷却流道71中氦气的流量，进而控制石墨坩埚3附近的温度梯度，从而达到控制石墨坩埚3上碳化硅多晶的生长速度和质量的目的，使得得到的碳化硅多晶满足要求。

可选地，如图6所示，坩埚托7包括第三管体72及套设于第三管体72外的第四管体73，在一些实施例中，第三管体72悬空于第四管体73中。第四管体73的一端固接于石墨坩埚3，第四管体73的另一端伸出腔室1。第二冷却流道71包括由第三管体72形成的第三子流道711及由第三管体72与第四管体73之间的空隙形成的第四子流道712，第三子流道711与第四子流道712连通，使得冷却流体可以由第三子流道711流入第四子流道712或由第四子流道712流入第三子流道711，进而形成环路。在一些实施例中，第三管体72靠近第四管体73一端的第三端为开口端，且第三管体72的第三端与第四管体73的一端间隔设置，使得第三管体72中的冷却流体能够由第三管体72的第三端流出并进入第三管体72与第四管体73之间，第四管体73的一端为封口端或开口端，当第四管体73的一端为开口端时，第四管体73与石墨坩埚3密封连接。在另外一些实施例中，第三管体72靠近第四管体73一端的第三端为封口端。并且，第三管体72的第三端的管壁设有通孔，第三管体72中的冷却流体能够通过第三管体72上的通孔流入第三管体72与第四管体73之间。

需要说明的是，第三管体72与第四管体73能够发生相对运动，具体地，在需要带动石墨坩埚3旋转时，可以直接驱动第四管体73转动，而第三管体72保持静止。

可选地，第三管体72远离第四管体73一端的第四端的端面可以与第四管体73的端面平齐，也即是，坩埚托7未连接石墨坩埚3一端的端面为平面，请继续参见图6，第二冷却流道71具有位于坩埚托7端面的一个入口713及一个出口714，冷却流道能够通过入口713流入第二冷却流道71，具体流入第三子流道711，并流动至石墨坩埚3附近，吸收石墨坩埚3的热量后，经第四子流道712并由出口714流出。本实施例中的入口713为中心孔，出口714为围绕入口713设置的环形孔。可以理解的是，坩埚托7未连接石墨坩埚3一端的端面还可以不是平面，也即是，第三管体72的长度大于第四管体73的长度。在一些实施例中，第二冷却流道71可以连通于驱动泵，驱动泵为第二冷却流道71中的氦气提供驱动力，当坩埚托7包括第三管体72时，第三管体72连接于驱动泵。

如图1所示，碳化硅多晶的制造装置还包括隔热套8，石墨坩埚3设置于隔热套8内，感应线圈2位于隔热套8外，坩埚托7及籽晶杆4分别穿设于隔热套8，隔热套8采用隔热材质制成，并用于石墨坩埚3的保温隔热。

本实施例提供的碳化硅多晶的制造装置能够在一次制造工艺中形成两块碳化硅多晶，提高了碳化硅多晶的制造效率，且具有较低的成本。

实施例二

本实施例提供了一种碳化硅多晶的制造方法，应用于实施例一中的碳化硅多晶的制造装置，如图7所示，碳化硅多晶的制造方法包括如下步骤：

S1、向石墨坩埚3内放入助溶剂100。

需要说明的是，本实施例中的助溶剂100为含硅元素的助溶剂，以使得助溶剂100中的硅能与碳形成碳化硅多晶。可以理解的是，除了硅之外，助溶剂100还可以包括钛Ti、铬Cr、钪Sc、镍Ni、铝Al、钴Co、锰Mn、镁Mg、锗Ge、砷As、硼P、氮N、氧O、硼B、镝Dy、钇Y、铌Nb、钕Nd、铁Fe中的一种或多种元素。

S2、通过感应线圈2加热助溶剂，以使助溶剂100熔化。

在步骤S2中，我感应线圈2通电，使感应线圈2加热并熔化助溶剂100，使得助溶剂100呈液态。

S3、通过晶杆4带动石墨托5靠近助溶剂100移动，以使石墨托5的下表面与助溶剂100的液面平齐或间距小于预设间距。

石墨托5的下表面与助溶剂100的液面平齐是指石墨托5的下表面刚好于助溶剂100的液面接触。预设间距最大为5毫米，以保证顺利生长碳化硅多晶。需要说明的是，当石墨托5的下表面设有碳膜层6时，控制碳膜层6的下表面与助溶剂100的液面平齐或间距小于预设间距。

S4、控制晶杆4带动石墨托5远离助溶剂100移动，以使在石墨托5下表面形成的碳化硅多晶的底面始终与助溶剂100的液面平齐或间距小于预设间距。

随着碳化硅多晶的生长，需要控制碳化硅多晶的底面始终与助溶剂的液面平齐或间距小于预设间距，进而保证碳化硅多晶生长一定的厚度。需要说明的是，石墨托5的下表面及石墨坩埚3底部的内壁均能够生长碳化硅多晶。

可选地，当碳化硅多晶的制造装置包括坩埚托7，且坩埚体7具有第二冷却流道71，晶杆4具有第一冷却流道41时，在步骤S4中，可以同时控制第一冷却流道41和第二冷却流道71中的冷却流体的流量，从而控制石墨托5和石墨坩埚3附近的温度梯度，进而控制碳化硅多晶的生长速度和质量。

本实施例提供的碳化硅多晶的制造方法，能够采用溶液法制造碳化硅多晶，通过设置石墨托5和石墨坩埚3，能够实现直接在石墨材料上结晶，进而得到碳化硅多晶，无需设置籽晶，且石墨托5和石墨坩埚3上能够同时结晶，使得一个装置能够同时得到两块碳化硅多晶，提高了碳化硅多晶的制造效率，降低了制造碳化硅多晶的成本。

本实施例中，通过控制碳化硅多晶的生长环境及助溶剂100的参数，能够得到p型碳化硅多晶和n型碳化硅多晶。

具体地，在制造p型碳化硅多晶时，石墨坩埚3的底部内壁及石墨托5的底面分别具有碳膜层6，上述碳化硅多晶的制造方法还包括向腔室1内充入氦气，使得腔室1内的气体压强为0.5-1个大气压，并且，调节助溶剂100包括Si元素、Cr元素和Al元素，且通过感应线圈2控制助溶剂100的温度为1800℃。在步骤S4中，控制晶杆4带动石墨托5远离助溶剂移动的同时带动石墨托5旋转，可选地，晶杆4的提拉速度为1-2毫米/小时，并且，控制石墨坩埚3以相反于石墨托5旋转方向的方向旋转，以同时在石墨托5下方的碳膜层6上及石墨坩埚3底壁的碳膜层6上结晶，得到两块p型碳化硅多晶。本实施例中得到的p型碳化硅多晶电阻率低于30mΩ·cm(毫欧姆·厘米)。

具体地，在制造n型碳化硅多晶时，石墨坩埚3的底部内壁及石墨托5的底面分别具有碳膜层6，碳化硅多晶的制造方法还包括向腔室1内充入氦气及氮气。需要说明的是，氮气以固定的流量充入腔室1内，碳化硅多晶的主要生长气氛为氦气。并控制腔室1内的气体压强为0.5-1个大气压，助溶剂包括Si元素和Cr元素，且助溶剂的温度为2000℃。在步骤S4中，控制晶杆4带动石墨托5远离助溶剂移动的同时带动石墨托5旋转，可选地，晶杆4的提拉速度为1-2毫米/小时，并且，控制石墨坩埚3以相反于石墨托5旋转方向的方向旋转，以同时在石墨托5下方的碳膜层6上及石墨坩埚3底壁的碳膜层6上结晶，得到两块n型碳化硅多晶。本实施例中得到的n型碳化硅多晶电阻率低于30mΩ·cm(毫欧姆·厘米)。

综上可知，通过控制以下三种工艺参数能够控制碳化硅多晶的生长速度和质量。其中，一个工艺参数为晶杆4和坩埚托7中的冷却氦气的流量。一个工艺参数为生长气氛及压强，生长气氛为氦气、氩气、氮气、氢气中的至少一种，压强介于0.2-2个大气压。一个工艺参数为晶杆4的旋转速度、向上提拉速度，以及石墨坩埚3的旋转速度。一个工艺参数为感应加热的功率，以控制助熔剂100的温度。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，包括：

腔室(1)；

感应线圈(2)，设于所述腔室(1)内；

石墨坩埚(3)，设于所述腔室(1)内，且所述石墨坩埚(3)用于容置助溶剂，且所述石墨坩埚(3)的底部内壁能生长碳化硅多晶；

晶杆(4)，所述晶杆(4)的一端位于所述石墨坩埚(3)内，所述晶杆(4)的另一端位于所述腔室(1)外；

石墨托(5)，固接于所述晶杆(4)的一端，所述石墨托(5)朝向所述石墨坩埚(3)底壁的底面能生长碳化硅多晶。

2.根据权利要求1所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，还包括碳膜层(6)，所述石墨坩埚(3)的底部内壁和/或所述石墨托(5)的底面具有所述碳膜层(6)。

3.根据权利要求2所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，所述碳膜层(6)的厚度为1～1000微米。

4.根据权利要求1-3任一项所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，所述晶杆(4)具有第一冷却流道(41)，所述第一冷却流道(41)中的冷却流体用于冷却所述石墨托(5)。

5.根据权利要求4所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，所述晶杆(4)包括第一管体(42)及套设于所述第一管体(42)外的第二管体(43)，所述第二管体(43)固接于所述石墨托(5)，所述第一冷却流道(41)包括由所述第一管体(42)形成的第一子流道(411)及由所述第一管体(42)与所述第二管体(43)之间的空隙形成且连通于所述第一子流道(411)的第二子流道(412)。

6.根据权利要求1-3任一项所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，还包括坩埚托(7)，所述坩埚托(7)的一端固接于所述石墨坩埚(3)的底壁，所述坩埚托(7)的另一端位于所述腔室(1)外。

7.根据权利要求6所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，所述坩埚托(7)具有第二冷却流道(71)，所述第二冷却流道(71)中的冷却流体用于冷却所述石墨坩埚(3)的底壁。

8.一种碳化硅多晶的制造方法，应用于权利要求1-7任一项所述的碳化硅多晶的制造装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、向石墨坩埚(3)内放入助溶剂；

S2、通过感应线圈(2)加热所述助溶剂，以使所述助溶剂熔化；

S3、通过晶杆(4)带动石墨托(5)靠近所述助溶剂移动，以使所述石墨托(5)的下表面与所述助溶剂的液面平齐或间距小于预设间距；

S4、控制所述晶杆(4)带动石墨托(5)远离所述助溶剂移动，以使在所述石墨托(5)下表面形成的碳化硅多晶的底面始终与所述助溶剂的液面平齐或间距小于预设间距。

9.根据权利要求8所述的碳化硅多晶的制造方法，其特征在于，所述碳化硅多晶的制造装置还包括坩埚托(7)，所述晶杆(4)具有第一冷却流道(41)，所述坩埚托(7)具有第二冷却流道(71)；

在S4步骤中，同时控制所述第一冷却流道(41)和所述第二冷却流道(71)中的冷却流体的流量，从而控制所述石墨托(5)和所述石墨坩埚(3)附近的温度梯度，进而控制碳化硅多晶的生长速度和质量。

10.根据权利要求8所述的碳化硅多晶的制造方法，其特征在于，所述碳化硅多晶的制造方法还包括：

向所述腔室(1)内充入氦气，所述助溶剂包括Si元素、Cr元素和Al元素，在所述石墨托(5)下方的碳膜层(6)上及所述石墨坩埚(3)底壁的碳膜层(6)上结晶，得到两块p型碳化硅多晶；或者

向所述腔室(1)内充入氦气及氮气，所述助溶剂包括Si元素和Cr元素，在所述石墨托(5)下方的碳膜层(6)上及所述石墨坩埚(3)底壁的碳膜层(6)上结晶，得到两块n型碳化硅多晶。

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