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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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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