CN206244923U - 一种封闭的SiC单晶生长装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：包括：坩埚、带气孔的阻隔件、吸收层籽晶，其中：所述阻隔件设置在坩埚的上部，其上端与设有籽晶的凸台连接，下端与所述坩埚的侧壁连接，从而能将坩埚内的生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，其中，晶体生长区的上部凸台上设有籽晶，所述过剩气体吸收区的坩埚内壁上固定有所述吸收层籽晶，所述阻隔件上设有多个气孔，用于使过剩气体通过所述气孔进入所述过剩气体吸收区，并通过控制生长腔室的热场分布，使过剩气体在吸收层籽晶上通过凝结快速生长SiC，从而保持生长腔室中的生长条件不发生变化，提高了SiC单晶的生长质量。
Description
技术领域
本实用新型属于电子工业和半导体材料技术领域，具体涉及一种升华法生长SiC单晶的生长炉结构。
背景技术
作为第三代宽带隙半导体材料的一员，相对于常见Si和GaAs等半导体材料，碳化硅材料具有禁带宽度大、载流子饱和迁移速度高，热导率高、临界击穿场强高等诸多优异的性质。基于这些优良的特性，碳化硅材料是制备高温电子器件、高频、大功率器件更为理想的材料。特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件。同时SiC另一种宽禁带半导体材料GaN 最好的衬底材料，使用SiC衬底制备的GaN基白光LED发光效率远高于传统的Si及蓝宝石衬底。
目前，现有技术中，最为成熟的生长方法是物理气相传输法。这种方法通常是将SiC颗粒装入石墨坩埚的底部，在高温下使SiC颗粒高温升华，形成含有Si、Si2C或者SiC2等种类的蒸汽，这种蒸汽在籽晶的表面凝结，从而生长SiC。
然而，随着生长时间的增加，坩埚内部的蒸汽含量会逐渐增加，这样就会改变SiC晶体的生长气氛，并且蒸汽会在籽晶的表面反应，形成夹杂、微管和位错等缺陷，降低所生长的SiC单晶质量。通常的方法是通过气孔将凝结后剩余气体排出，从而保持腔室内的生长环境，然而反应气体通过气孔排出会经过坩埚外部的保温层，这种保温材料一般由纤维性质的石墨制成，高温下这种材料与含Si的蒸汽很容易反应，导致腔室外部的隔热层变化，影响内部生长的温度。
因此，在碳化硅晶体生长领域，如何在SiC单晶生长过程中保持合适的SiC单晶生长氛围成为本领域亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种封闭的SiC单晶生长腔室的结构，通过带气孔的阻隔件将生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，通过优化腔室环境使得过剩气体吸收层的SiC籽晶上快速凝结，从而保证生长腔室中的温度、压力等生长条件不发生变化，制备高质量单晶。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：包括：坩埚、带气孔的阻隔件、吸收层籽晶，其中：所述阻隔件设置在坩埚的上部，其上端与设有籽晶的凸台连接，下端与所述坩埚的侧壁连接，从而能将坩埚内的生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，其中，晶体生长区的上部凸台上设有籽晶，所述过剩气体吸收区的坩埚内壁上固定有所述吸收层籽晶，所述阻隔件上设有多个气孔，用于使过剩气体通过所述气孔进入所述过剩气体吸收区，并通过控制生长腔室的热场分布，使过剩气体在吸收层籽晶上通过凝结快速生长SiC，从而保持生长腔室中的生长条件不发生变化。
进一步的，所述的坩埚为石墨坩埚。
进一步的，所述的坩埚外部有隔热层。
进一步的，所述的生长条件包括温度、压力。
进一步的，所述的阻隔件为圆台形。
进一步的，设有籽晶的所述凸台固定于坩埚内侧顶部。
进一步的，生长腔外壁有RF线圈。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的SiC单晶生长腔室，结构简单、成本低，避免了反应气体排出造成的保温层破坏，保证了生长过程中晶体生长的内部环境不发生变化，提高了SiC单晶的生长质量。
附图说明
图1为本实用新型一种封闭的SiC单晶生长装置的结构图。
其中：1、坩埚 2、阻隔件 3、气孔 4、快速生长的SiC 5、生长的SiC单晶 6、籽晶 7、吸收层籽晶 8、隔热层 9、RF线圈 10、外壁。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种封闭的SiC单晶生长装置，图1为本实用新型一种封闭的SiC单晶生长装置的结构图，如图1所示, 主要包括：坩埚1、带气孔3的阻隔件2、籽晶6和吸收层籽晶7，其中：所述阻隔件2设置在坩埚1的上部，其上端与设有籽晶6的凸台连接，下端与所述坩埚1的侧壁连接，从而能将坩埚1内的生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，其中，晶体生长区的上部凸台上设有籽晶6，所述过剩气体吸收区的坩埚1内壁上固定有所述吸收层籽晶7，所述阻隔件2上设有多个气孔3，用于使过剩气体通过所述气孔3进入所述过剩气体吸收区，并通过控制生长腔室的热场分布，使过剩气体在吸收层籽晶7上通过凝结快速生长SiC，从而保持生长腔室中的生长条件不发生变化。
由此，通过带气孔3的阻隔件2将生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，使得过剩气体吸收层的SiC籽晶7上快速凝结，从而保证生长腔室中的温度、压力等生长条件不发生变化，避免了反应气体排出造成的保温层破坏，从而制备高质量单晶。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型的坩埚1，其材料不受特别限制，只要能够用于维持坩埚内的温度即可，根据本实用新型的一些实施例，可以为石墨材料。
根据本实用新型的具体实施例，本实用的新型隔热层8，其材料和厚度不受特别限制，只要能够维持坩埚内的温度即可。
根据本实用新型的具体实施例，本实用的生长条件，包括温度和压力。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型的阻隔件3，其形状为圆台形。
根据本实用新型的具体实施例，设有籽晶6的所述凸台固定于坩埚1内侧顶部，其固定方式不受特别限制，只要能在单晶生长时不会从坩埚顶部脱落即可。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型的RF线圈9，其规格不受特别限制，只要能控制生长腔内的热场分布即可。
根据本实用新型的具体实施例，本实用新型的阻隔件2上的气孔3，其形状、数量和大小不受特别限制，只要过剩气体能进入过剩气体吸收区即可。
综上所述本实用新型的一种SiC单晶生长腔室的结构，其结构简单、成本低，避免了反应气体排出造成的保温层破坏，保证了生长过程中晶体生长的内部环境不发生变化，提高了SiC单晶的生长质量。
以上对本实用新型所提供的一种SiC单晶生长腔室的结构进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (7)
1.一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：包括：坩埚、带气孔的阻隔件、吸收层籽晶，其中：所述阻隔件设置在坩埚的上部，其上端与设有籽晶的凸台连接，下端与所述坩埚的侧壁连接，从而能将坩埚内的生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，其中，晶体生长区的上部凸台上设有籽晶，所述过剩气体吸收区的坩埚内壁上固定有所述吸收层籽晶，所述阻隔件上设有多个气孔，用于使过剩气体通过所述气孔进入所述过剩气体吸收区，并通过控制生长腔室的热场分布，使过剩气体在吸收层籽晶上通过凝结快速生长SiC，从而保持生长腔室中的生长条件不发生变化。
2.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述坩埚为石墨坩埚。
3.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：坩埚外部有隔热层。
4.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述生长条件包括温度、压力。
5.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述的阻隔件为圆台形。
6.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：设有籽晶的所述凸台固定于坩埚内侧顶部。
7.根据权利要求1所述的一种封闭的SiC单晶生长装置，其特征在于：生长腔外壁设有RF线圈。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110886014A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-17 | 福建北电新材料科技有限公司 | 晶体生长装置 |
| CN112342614A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-09 | 北京工业大学 | 一种生长大尺寸片状SiC单晶的装置及方法 |
| CN112831841A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 一种碳化硅单晶生长装置及其生长方法 |
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2016
- 2016-12-09 CN CN201621345334.3U patent/CN206244923U/zh not_active Expired - Fee Related
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