CN117822098A - 一种碳化硅晶体生长装置以及生长工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碳化硅晶体生长装置，包括生长炉；坩埚；坩埚的顶部开口，坩埚设置在生长炉内；第一旋转组件；第一旋转组件设置在生长炉的底部，坩埚安装在第一旋转组件上且第一旋转组件可以驱动坩埚转动；加热组件；加热组件套在坩埚的外围四周且加热组件的内壁与坩埚的外壁之间留有间距；第二旋转组件；第二旋转组件设置在生长炉的顶部且位于坩埚开口的正上方，第二旋转组件的底部设有放置籽晶的晶托。本发明的有益效果是：本技术方案生长速度快，温度稳定，压力稳定，生长的碳化硅晶体缺陷少且碳化硅晶体电阻率低且整片电阻率差值小，因此生长出的碳化硅晶体质量好，良品率高。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅生长技术领域，尤其涉及一种碳化硅晶体生长装置以及生长工艺。
背景技术
碳化硅(SiC)晶体具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高键合能、高化学稳定性、抗辐射以及与GaN相近的晶格常数和热膨胀系数等突出的特性与优势，是制作高温、高频、高功率以及抗辐射电子器件的理想材料，广泛应用在航空航天、电子电力、光电器件等领域。
目前，碳化硅的晶体生长方法多为气相输运法。该方法在高温下，将碳化硅粉升华气相的Si、Si2 C和SiC等分子片段。这些分子片段输运到籽晶表面，重新结合成碳化硅单晶。
晶体生长过程中，碳化硅炉内的气体压力稳定，影响了碳化硅晶体的生长速度和质量。同时，由于坩埚(200)内的温度的稳定分布也影响碳化硅晶体生长界面，温度不均造成碳化硅晶体均匀性差，位错高。因此，就必须研制出一种碳化硅晶体生长装置以及生长工艺，经检索，未发现与本发明相同的技术方案。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种碳化硅晶体生长装置以及生长工艺，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种碳化硅晶体生长装置，其创新点在于：包括
生长炉；
坩埚；所述坩埚的顶部开口，所述坩埚设置在生长炉内；
第一旋转组件；所述第一旋转组件设置在生长炉的底部，所述坩埚安装在第一旋转组件上且第一旋转组件可以驱动坩埚转动；
加热组件；所述加热组件套在坩埚的外围四周且加热组件的内壁与坩埚的外壁之间留有间距；
第二旋转组件；所述第二旋转组件设置在生长炉的顶部且位于坩埚开口的正上方，所述第二旋转组件的底部设有放置籽晶的晶托。
一种碳化硅晶体生长工艺，包括如下步骤：
1)将粉料或籽料填装进坩埚内；
2)对生长炉内抽真空；
3)对生长炉内同步通氢气、氮气和氩气；
4)启动加热组件，等坩埚内的粉料或者籽料开始升华时，同时启动第一旋转组件和第二旋转组件；
5)碳化硅晶体开始生长。
在一些实施方式中，步骤2)中，完成生长炉抽真空处理后，炉内的真空度为5.0×10-5Mpa。
在一些实施方式中，步骤3)中，同步通氢气、氮气和氩气后，炉内的压力值为200-600torr。
在一些实施方式中，步骤4)中加热组件的输出功率为0.4kw-16kw。
在一些实施方式中，步骤4)中，第一旋转组件和第二旋转组件的旋转方向相反且转速相同。
在一些实施方式中，步骤4)中，第一旋转组件的最大转速为R，第一旋转组件的转速从0至R的时间为t，第二旋转组件的最大转速为R’，第二旋转组件的转速从0至R’的时间为t’，t、t’小于1min。
在一些实施方式中，步骤4)中，第一旋转组件的转速从R至0的时间为T，第二旋转组件的转速从R’至0的时间为T’，T，T’为168h。
本发明的有益效果是：本技术方案生长速度快，温度稳定，压力稳定，生长的碳化硅晶体缺陷少且碳化硅晶体电阻率低且整片电阻率差值小，因此生长出的碳化硅晶体质量好，良品率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本发明一种碳化硅晶体生长装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例包括：
一种碳化硅晶体生长装置，包括
生长炉100；坩埚200；所述坩埚200的顶部开口，所述坩埚200设置在生长炉100内；第一旋转组件300；所述第一旋转组件300设置在生长炉100的底部，所述坩埚200安装在第一旋转组件300上且第一旋转组件300可以驱动坩埚200转动；加热组件400；所述加热组件400套在坩埚200的外围四周且加热组件400的内壁与坩埚200的外壁之间留有间距；第二旋转组件500；所述第二旋转组件500设置在生长炉100的顶部且位于坩埚200开口的正上方，所述第二旋转组件500的底部设有放置籽晶的晶托600。
一种碳化硅晶体生长工艺，包括如下步骤：
1)将粉料或籽料填装进坩埚200内；
2)对生长炉100内抽真空；
3)对生长炉100内同步通氢气、氮气和氩气；
4)启动加热组件400，等坩埚200内的粉料或者籽料开始升华时，同时启动第一旋转组件300和第二旋转组件500；
5)碳化硅晶体开始生长。
在此实施例中，步骤2)中，完成生长炉100抽真空处理后，炉内的真空度为5.0×10-5Mpa。
在此实施例中，步骤3)中，同步通氢气、氮气和氩气后，炉内的压力值为200-600torr。
在此实施例中，步骤4)中加热组件400的输出功率为0.4kw-16kw。
在此实施例中，步骤4)中，第一旋转组件300和第二旋转组件500的旋转方向相反且转速相同。
在此实施例中，步骤4)中，第一旋转组件300的最大转速为R，第一旋转组件300的转速从0至R的时间为t，第二旋转组件500的最大转速为R’，第二旋转组件500的转速从0至R’的时间为t’，t、t’小于1min。
在此实施例中，步骤4)中，第一旋转组件300的转速从R至0的时间为T，第二旋转组件500的转速从R’至0的时间为T’，T，T’为168h。
实施例2
如图1所示，本发明实施例包括：
一种碳化硅晶体生长装置，包括
生长炉100；坩埚200；所述坩埚200的顶部开口，所述坩埚200设置在生长炉100内；第一旋转组件300；所述第一旋转组件300设置在生长炉100的底部，所述坩埚200安装在第一旋转组件300上且第一旋转组件300可以驱动坩埚200转动；加热组件400；所述加热组件400套在坩埚200的外围四周且加热组件400的内壁与坩埚200的外壁之间留有间距；第二旋转组件500；所述第二旋转组件500设置在生长炉100的顶部且位于坩埚200开口的正上方，所述第二旋转组件500的底部设有放置籽晶的晶托600。
一种碳化硅晶体生长工艺，包括如下步骤：
1)将粉料或籽料填装进坩埚200内；
2)对生长炉100内抽真空；
3)对生长炉100内同步通氢气、氮气和氩气；
4)启动加热组件400，等坩埚200内的粉料或者籽料开始升华时，同时启动第一旋转组件300和第二旋转组件500；
5)碳化硅晶体开始生长。
在此实施例中，步骤2)中，完成生长炉100抽真空处理后，炉内的真空度为5.0×10-5Mpa。
在此实施例中，步骤3)中，同步通氢气、氮气和氩气后，炉内的压力值为200-600torr。
在此实施例中，步骤4)中加热组件400的输出功率为0.4kw-16kw。
在此实施例中，步骤4)中，第一旋转组件300静止和第二旋转组件500转动。
在此实施例中，步骤4)中，第二旋转组件500的最大转速为2R’，第二旋转组件500的转速从0至R’的时间为2t’，t’小于2min。
在此实施例中，步骤4)中，第一旋转组件300的转速从R至0的时间为2T，第二旋转组件500的转速从R’至0的时间为T’，T，T’为250h。
本发明的有益效果是：本技术方案生长速度快，温度稳定，压力稳定，生长的碳化硅晶体缺陷少且碳化硅晶体电阻率低且整片电阻率差值小，因此生长出的碳化硅晶体质量好，良品率高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于：包括
生长炉(100)；
坩埚(200)；所述坩埚(200)的顶部开口，所述坩埚(200)设置在生长炉(100)内；
第一旋转组件(300)；所述第一旋转组件(300)设置在生长炉(100)的底部，所述坩埚(200)安装在第一旋转组件(300)上且第一旋转组件(300)可以驱动坩埚(200)转动；
加热组件(400)；所述加热组件(400)套在坩埚(200)的外围四周且加热组件(400)的内壁与坩埚(200)的外壁之间留有间距；
第二旋转组件(500)；所述第二旋转组件(500)设置在生长炉(100)的顶部且位于坩埚(200)开口的正上方，所述第二旋转组件(500)的底部设有放置籽晶的晶托(600)。
2.一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)将粉料或籽料填装进坩埚(200)内；
2)对生长炉(100)内抽真空；
3)对生长炉(100)内同步通氢气、氮气和氩气；
4)启动加热组件(400)，等坩埚(200)内的粉料或者籽料开始升华时，
同时启动第一旋转组件(300)和第二旋转组件(500)；
5)碳化硅晶体开始生长。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤2)中，完成生长炉(100)抽真空处理后，炉内的真空度为5.0×10-5Mpa。
4.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤3)中，同步通氢气、氮气和氩气后，炉内的压力值为200-600torr。
5.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤4)中加热组件(400)的输出功率为0.4kw-16kw。
6.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤4)中，第一旋转组件(300)和第二旋转组件(500)的旋转方向相反且转速相同。
7.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤4)中，第一旋转组件(300)的最大转速为R，第一旋转组件(300)的转速从0至R的时间为t，第二旋转组件(500)的最大转速为R’，第二旋转组件(500)的转速从0至R’的时间为t’，t、t’小于1min。
8.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶体生长工艺，其特征在于：步骤4)中，第一旋转组件(300)的转速从R至0的时间为T，第二旋转组件(500)的转速从R’至0的时间为T’，T，T’为168h。
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