CN117779180A - 一种碳化硅单晶的生长装置及生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种碳化硅单晶的生长装置及生长方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种碳化硅单晶的生长装置，包括：

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；

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；

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；

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；

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第二方面，本发明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。

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。

本发明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。

本发明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。

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是本发明碳化硅单晶的生长装置的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1、坩埚部；101、生长仓；102、储料仓；2、加热部；3、坩埚套筒；301、坩埚套筒壁；302、坩埚套筒底；3021、第一通孔；4、柱塞；5、坩埚盖；6、升降机构；7、旋转轴；701、凸轮槽；8、拨料板；9、圆柱销；10、坩埚支撑部；1001、第二通孔；1002；坩埚支撑部底座；11、限位块、12、密封环。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本文中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

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。

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；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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明的发明人研究发现，物理气相输运法生长碳化硅晶体时，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，生长的碳化硅晶体的尺寸受到限制，难以生长出大尺寸的晶体。

对此第一方面，参见图1，本发明提供了一种碳化硅单晶的生长装置，包括：坩埚部1，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101和储料仓102，所述储料仓102位于所述生长仓101的下方，所述储料仓102的上部与所述生长仓101的下部相连通；

加热部2，其设置在所述生长仓101的外侧，其沿所述生长仓101的周向设置；

坩埚套筒3，其包括坩埚套筒壁301和坩埚套筒底302，所述坩埚套筒壁301套设于所述坩埚壁的外部，所述坩埚套筒壁301相对所述坩埚壁升降运动；

柱塞4，其设置于所述坩埚套筒底302的上部并与所述坩埚套筒底302固定连接，其顶部套设在所述储料仓102的坩埚壁的内部，其与所述储料仓102的坩埚壁内壁滑动配合；

坩埚盖5，其盖于所述坩埚套筒3的上方，其与所述坩埚套筒壁301固定连接，其下部用于安装籽晶；

升降机构6，其设置于所述坩埚盖5的上部，其能驱动所述坩埚盖5带动所述坩埚套筒3以及所述柱塞4作相对于所述储料仓102的所述坩埚壁的升降运动。

本发明的碳化硅单晶的生长装置，坩埚部1的坩埚壁围绕形成的空腔包括生长仓101和位于生长仓101下方的储料仓102，储料仓102的上部与生长仓101的下部相连通，生长仓101的外侧具有加热部2，柱塞4的顶部套设在储料仓102的坩埚壁的内部，柱塞4与储料仓的坩埚内壁滑动配合，在生长过程中柱塞4沿储料仓102的坩埚内壁上移，能够使储料仓102内的原料逐渐进入生长仓101，不断补充生长仓101内能够升华的碳化硅粉料，能够满足晶体不断生长，实现大尺寸大厚度碳化硅单晶的生长，进一步地，设置坩埚套筒3，坩埚套筒3包括坩埚套筒壁301和坩埚套筒底302，坩埚套筒壁301套设于坩埚壁的外部，柱塞4设置于坩埚套筒底302的上部并与坩埚套筒底302固定连接，坩埚盖5盖于坩埚套筒3的上方，与坩埚套筒壁301固定连接，坩埚盖5下部用于安装籽晶，坩埚套筒壁301相对坩埚壁升降运动，坩埚盖5上部设置能驱动坩埚盖5带动坩埚套筒3以及柱塞4作相对于储料仓102的坩埚壁的升降运动的升降机构6，在生长过程中，升降机构6驱动下部安装有籽晶或晶体的坩埚盖5上升，随着晶体的提升，可以避免随着晶体的生长，晶体生长面逐渐向生长仓101靠近，避免晶体受到生长仓101外部的加热部2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生长面上结晶，相比现有技术中通过底部供料相关技术，原料与晶体的距离并未改变，导致无法生产大尺寸大厚度单晶，可以避免晶体生长面和碳化硅多晶原料面的距离太近，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，从而可生产大尺寸大厚度单晶，由于坩埚套筒3的坩埚套筒底302与柱塞4固定连接，坩埚套筒3的坩埚套筒壁301与下部安装有籽晶的坩埚盖5固定连接，坩埚套筒3将柱塞4和安装有籽晶的坩埚盖5连接在一起，升降机构6带动籽晶或晶体上升的同时，能够同时带动柱塞4相对于储料仓102的坩埚壁上升，向生长仓101内补充原料，无需设置晶体提升、柱塞4提升的双举升装置，显著减少了装置的复杂程度。

可以理解地，本发明的坩埚部1、加热部2、坩埚套筒3、柱塞4、坩埚盖5和升降机构6优选全部位于真空或惰性气氛环境下。其中，所述生长仓101和储料仓102的坩埚壁可以是一体成型连接或可拆卸固定连接。本发明对坩埚盖5与坩埚套筒壁301固定连接的方式不做限定，可以为螺钉固定连接等。

可以理解地，储料仓102的尺寸大小可以根据生长晶体尺寸确定，在一些优选实施方式中，储料仓102的直径小于生长仓101的直径，储料仓102的直径较小，能够使粉料从中心向两侧铺展，更利于物料混合，更利于连续供料时料面上升高度与晶体生长时晶体生长面向下移动的距离相互匹配，避免上部结晶晶体与下部料面的距离过度减少，影响结晶过程顺利进行，对储料仓102的高度不做限制，根据生长大尺寸晶体所需的碳化硅多晶原料的量确定。

在本发明的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301密封滑动连接。该优选方案中，坩埚壁的顶部与坩埚套筒壁302密封滑动连接，更利于促进升华气体向坩埚盖下的晶体上集中，促进晶体生长，可选地通过设置密封环12实现坩埚套筒壁301与坩埚壁的密封滑动连接。

在本发明的一些优选实施方式中，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。旋转轴7相对坩埚部1轴向固定设置指旋转轴7在坩埚部1的轴向方向相对坩埚部1不移动。该优选方案中，设置穿过坩埚套筒底302和柱塞4进入生长仓101的旋转轴7，在旋转轴7的位于生长仓101的一端上设置拨料板8，当坩埚套筒底302和柱塞4相对坩埚部1上移时，旋转轴7不上移，旋转轴上的拨料板8始终位于生长仓101中，能够实现向生长仓101中补充原料的同时，翻动生长仓101内的原料，一方面，使得原料的余料和新补充的原料充分混合均匀，新补充的原料在生长仓101中均匀分布，更利于促进原料充分反应利用，使晶体不断生长，实现大尺寸碳化硅单晶的生长，另一方面，均匀原料，更利于抑制生长仓101内碳化原料区和结晶原料区的形成，提高原料利用率，提高晶体质量。

本发明对旋转轴7旋转的驱动方式，不做具体限定，一些优选实施方式中，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。该优选方案中，坩埚套筒底303的下部设置圆柱销9，旋转轴7位于坩埚套筒底302的下方的圆柱面上设置凸轮槽701，在晶体生长过程中，坩埚套筒底302上升，带动圆柱销9上升，旋转轴7相对坩埚部1轴向固定设置，圆柱销9通过旋转轴7的圆柱面上的凸轮槽701推动旋转轴7旋转，借助坩埚套筒3相对坩埚部1和旋转轴7上升移动的动力带动柱塞4上升向生长仓101内补充原料的同时旋转轴7旋转翻动生长仓101内的原料，第一方面，无需额外设置动力驱动旋转轴7旋转，坩埚套筒3相对坩埚部1和旋转轴7运动，能够减少相对运动部件的磨损，更利于减小坩埚密闭环境破坏的风险，第二方面，更利于补充原料和翻动原料的同步进行，无需额外系统控制旋转搅拌过程的进行。优选地，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，该优选方案下，增大凸轮槽701所在的旋转轴段的直径，更利于安装固定，以及增强底部的强度。

本发明中旋转轴7相对所述坩埚部1轴向固定设置，对旋转轴7的轴向固定方式不做具体限定，在一些优选实施方式中，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。由于旋转轴7相对所述坩埚部1轴向固定设置，该优选方案下，设置坩埚支撑部10，能够同时起到支撑坩埚部1和轴向固定旋转轴7的作用，更利于减少装置的复杂性。可以理解地，在坩埚套筒底302上设置位于旋转轴7的外侧的第一通孔3021，坩埚支撑部10穿过第一通孔3021与坩埚壁固定连接，不影响坩埚套筒底302带动柱塞4上升，推动储料仓102内的原料进入生长仓101。参考图1，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，可以为坩埚支撑部10的部分结构穿过所述第一通孔3021与所述坩埚壁固定连接，例如坩埚支撑部10带有坩埚支撑柱结构，坩埚支撑柱结构穿过所述第一通孔3021与所述坩埚壁固定连接，也可以为坩埚支撑部10整体穿过所述第一通孔3021与所述坩埚壁固定连接，例如坩埚支撑部仅仅为坩埚支撑柱，坩埚支撑柱穿过第一通孔3021与坩埚壁固定连接，坩埚支撑部10的设置只要不影响坩埚套筒底302带动柱塞4升降运动即可。

优选地，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。该优选方案下，坩埚支撑部10穿过坩埚套筒底302沿周向分布的第一通孔3021后沿周向支撑所述坩埚壁，能够提高坩埚支撑部10对坩埚部1的支撑强度，当坩埚套筒3相对坩埚部1相对运动，穿过坩埚套筒底302和柱塞4的旋转轴7旋转时，更利于提高系统的机械稳定性，保证生长过程的稳定进行。进一步优选地，第一通孔3021的数量为3~6个，第一通孔3021沿周向均匀分布。

优选地，坩埚壁的下部沿径向向外延伸，通过螺钉连接坩埚壁和坩埚支撑部10。

本发明对旋转轴7的下端与坩埚支撑部10的固定连接方式不做具体限定，只要能实现旋转轴7的下端与坩埚支撑部10的固定连接即可，在一些优选的实施方式中，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。本发明对第二通孔1001的位置不做具体限定，优选地，参考图1，第二通孔1001位于坩埚支撑部10的位于坩埚套筒底302的下方的坩埚支撑部底座1002上，更利于提高装置的机械稳定性，坩埚支撑部10稳固支撑坩埚部1和固定旋转轴7。

本发明的碳化硅单晶的生长装置使用时，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4组装在一起，将碳化硅多晶原料放入坩埚部1的生长仓101和储料仓102中，向坩埚套筒3上盖上坩埚盖5，连接升降机构6，在生长仓101的外侧周向设置加热部2，升温进行碳化硅晶体的生长，晶体生长时，通过升降机构带动坩埚盖5、坩埚套筒3和柱塞4同步上升，同步进行向生长仓101中补充原料和晶体的向上运动。在一些优选的实施方案中，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4和用于密封滑动连接坩埚壁和坩埚套筒壁的密封圈组装在一起。在一些优选的实施方案中，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4、旋转轴7和拨料板8组装在一起，晶体生长时同步进行升降机构带动坩埚盖5、坩埚套筒3和柱塞4上升与旋转轴7、拨料板8的旋转，同步进行向生长仓101中补充原料、晶体生长面的向上运动以及混匀原料；优选地，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4、旋转轴7、拨料板8和圆柱销9组装在一起，晶体生长时，圆柱销9通过旋转轴7上的凸轮槽701推动旋转轴7旋转，升降机构同时提供坩埚盖5、坩埚套筒3和柱塞4的上升动力以及旋转轴7、拨料板8的旋转动力；优选地，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4、旋转轴7、拨料板8、圆柱销9和坩埚支撑部10组装在一起，进一步优选地，先将坩埚部1、坩埚套筒3、柱塞4、旋转轴7、拨料板8、圆柱销9、坩埚支撑部10和限位块11组装在一起。

第二方面，本发明提供在第一方面所述的碳化硅单晶的生长装置中进行的生长方法，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。本发明的生长方法中，升降机构6同步带动坩埚盖5上的晶体上升和柱塞推动储料仓102内的原料进入生长仓101，晶体上升和原料补充同步进行，在不断补充原料生长大尺寸的晶体的同时，避免晶体生长面逐渐向生长仓101靠近，保证晶体生长的温度梯度，抑制碳粉尘进入晶体。

在一些优选的实施方式中，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与所述旋转轴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带动所述拨料板8旋转。该优选方案下，能够实现向生长仓101中补充原料的同时，翻动生长仓101内的原料，促进原料充分反应利用，使晶体不断生长，实现大尺寸碳化硅单晶的生长，无需额外设置动力驱动旋转轴7旋转，无需额外系统控制旋转搅拌过程。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳化硅单晶的生长装置，其特征在于，包括：

坩埚部（1），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（101）和储料仓（102），所述储料仓（102）位于所述生长仓（101）的下方，所述储料仓（102）的上部与所述生长仓（101）的下部相连通；

加热部（2），其设置在所述生长仓（101）的外侧，其沿所述生长仓（101）的周向设置；

坩埚套筒（3），其包括坩埚套筒壁（301）和坩埚套筒底（302），所述坩埚套筒壁（301）套设于所述坩埚壁的外部，所述坩埚套筒壁（301）相对所述坩埚壁升降运动；

柱塞（4），其设置于所述坩埚套筒底（302）的上部并与所述坩埚套筒底（302）固定连接，其顶部套设在所述储料仓（102）的坩埚壁的内部，其与所述储料仓（102）的坩埚壁内壁滑动配合；

坩埚盖（5），其盖于所述坩埚套筒（3）的上方，其与所述坩埚套筒壁（301）固定连接，其下部用于安装籽晶；

升降机构（6），其设置于所述坩埚盖（5）的上部，其能驱动所述坩埚盖（5）带动所述坩埚套筒（3）以及所述柱塞（4）作相对于所述储料仓（102）的所述坩埚壁的升降运动。

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。