CN217757757U - 碳化硅晶体生长装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳化硅晶体生长装置，包括：坩埚本体，坩埚本体具有顶部敞开的容纳腔；坩埚盖，坩埚盖设于坩埚本体的敞开口处，坩埚盖的内侧粘贴有籽晶；导流件，导流件设于容纳腔内，导流件包括支撑杆和导流叶片，支撑杆竖向设置，导流叶片环绕支撑杆设置，导流叶片和支撑杆限定出螺旋气流通道；石墨过滤板，石墨过滤板设于螺旋气流通道内，且石墨过滤板连接在螺旋气流通道的相邻两层之间，石墨过滤板设有多个过滤孔，每个过滤孔在石墨过滤板的厚度方向上贯穿石墨过滤板，石墨过滤板为多个，多个石墨过滤板沿螺旋气流通道的轴向方向分层排布。根据本实用新型的碳化硅晶体生长装置，可减少微管等缺陷，有利于提高碳化硅晶体质量。

Description

碳化硅晶体生长装置

技术领域

本实用新型涉及晶体制备领域，尤其是涉及一种碳化硅晶体生长装置。

背景技术

半导体产业发展至今经历了三个阶段，以碳化硅为代表的第三代半导体材料，相较前两代产品，其具有高击穿电场、高饱和电子迁移率、高热导率等特点，在高压、高频领域展现出巨大的优势，受到了业内的广泛好评；而且在电子、印刷、通讯、探测、环保等领域都具有巨大的应用潜力。

相关技术中，碳化硅晶体生长装置在长晶过程中的气相无法得到有效控制，容易产生微管等缺陷，造成晶体质量差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种碳化硅晶体生长装置，可减少微管等缺陷，有利于提高碳化硅晶体质量。

根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置，包括：坩埚本体，所述坩埚本体具有顶部敞开的容纳腔，所述容纳腔的底部放置有碳化硅原料；坩埚盖，所述坩埚盖设于所述坩埚本体的敞开口处，所述坩埚盖的内侧粘贴有籽晶；导流件，所述导流件设于所述容纳腔内，所述导流件包括支撑杆和导流叶片，所述支撑杆竖向设置，所述导流叶片环绕所述支撑杆设置，且所述导流叶片沿支撑杆的轴向方向螺旋延伸，所述导流叶片的径向内壁与所述支撑杆的径向外壁连接，所述导流叶片和所述支撑杆限定出螺旋气流通道；石墨过滤板，所述石墨过滤板设于所述螺旋气流通道内，且所述石墨过滤板连接在所述螺旋气流通道的相邻两层之间，且所述石墨过滤板的径向内侧与所述支撑杆的径向外侧连接，所述石墨过滤板设有多个过滤孔，每个所述过滤孔在所述石墨过滤板的厚度方向上贯穿所述石墨过滤板，所述石墨过滤板为多个，多个所述石墨过滤板沿所述螺旋气流通道的轴向方向分层排布。

根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置，通过在导流件上设置多个石墨过滤板，多个石墨过滤板沿螺旋气流通道的轴向方向分层排布，在碳化硅气氛沿螺旋气流通道上升的过程中，多个石墨过滤板可以逐层、多梯度地与流经其的富硅气氛发生反应，有利于消除或减缓碳化硅气氛的腐蚀性，从而有利于抑制硅滴、多型等引发的微管等缺陷，同时石墨过滤板可以逐层、多梯度地过滤碳化硅气氛中上浮的碳杂质等颗粒杂质，有利于降低单晶表面碳包裹等引发的微管等缺陷，进而有利于提高碳化硅晶体的生长质量。

在本实用新型的一些实施例中，在所述支撑杆的轴向上，相邻两层所述石墨过滤板分别位于所述支撑杆的径向两侧。

在本实用新型的一些实施例中，位于同一所述石墨过滤板上的多个所述过滤孔的孔径相等，且在由下到上的方向上，位于上层的所述石墨过滤板的参数小于位于下层的所述石墨过滤板的参数，其中所述参数为孔径、孔隙率和厚度中的至少一个。

在本实用新型的一些实施例中，以过所述支撑杆的中心轴线的面为参考面，所述参考面上的位于同一层的所述导流叶片的径向内边缘高于所述导流叶片的径向外边缘，且位于同一层的所述导流叶片的下表面与水平面的夹角为α，α满足：30°≤α≤60°。

在本实用新型的一些实施例中，所述坩埚本体的内周壁设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与所述导流叶片的形状相匹配，所述导流叶片的外缘与所述螺旋凹槽卡接配合，和/或，所述坩埚本体的底壁设有固定槽，所述支撑杆的底端与所述固定槽卡接配合。

在本实用新型的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：驱动装置，所述驱动装置设于所述坩埚本体的下方，所述支撑杆的底部穿过坩埚本体与所述驱动装置相连，所述驱动装置适于驱动所述导流件在不同转速下转动。

在本实用新型的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：第一导流罩，所述第一导流罩罩设在所述导流件的外侧，所述第一导流罩的底部形成有与所述碳化硅原料正对的第一敞开口，所述第一导流罩的顶部形成有与所述籽晶正对的第二敞开口，在由下到上的方向上，所述导流叶片的外径以及所述第一导流罩的内径均逐渐减少。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一导流罩设有多个导流孔，所述导流孔在所述第一导流罩的厚度方向上贯穿所述第一导流罩，所述碳化硅晶体生长装置还包括：第二导流罩，所述第二导流罩罩设在所述第一导流罩的外侧，且所述第二导流罩的内壁与所述第一导流罩的外壁间隔开，所述第二导流罩的顶部具有与所述籽晶以及所述第二敞开口正对的第三敞开口。

在本实用新型的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：第三导流罩，所述第三导流罩设在所述容纳腔内，所述第三导流罩限定出由下到上依次布置的第一腔室、第二腔室和第三腔室，在由下至上的方向上，所述第一腔室的过流面积逐渐减小，所述第二腔室的过流面积先减小后增大，所述第三腔室的过流面积逐渐增大，所述导流叶片包括由下到上依次相连的第一螺旋段、第二螺旋段和第三螺旋段，所述第一螺旋段、第二螺旋段和第三螺旋段依次分别设置在所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室内，且在由下至上的方向上，所述第一螺旋段的外径逐渐减小，所述第二螺旋段的外径先减小后增大，所述第三螺旋段的外径逐渐增大。

在本实用新型的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：遮挡盖，所述遮挡盖与所述第三导流罩连接，且所述遮挡盖位于所述第三腔室顶部的敞开口处，所述遮挡盖的中心设有导流通道，所述导流通道与所述第三腔室同轴设置，所述遮挡盖上还设有多个用于对气流进行过滤的贯穿孔。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动装置包括第一电机、第二电机和第三电机，所述支撑杆包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一电机通过所述第一支撑杆与所述第一螺旋段相连，所述第二电机通过所述第二支撑杆与所述第二螺旋段相连，所述第三电机通过所述第三支撑杆与所述第三螺旋段相连，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆和所述第三支撑杆的中心轴线在同一条直线上，所述第一支撑杆环绕所述第二支撑杆设置且与所述第二支撑杆可转动配合，所述第二支撑杆环绕所述第三支撑杆设置且与所述第三支撑杆可转动配合。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例一的碳化硅晶体生长装置的局部爆炸示意图；

图2是根据本实用新型实施例一的导流件和石墨过滤板的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例二的坩埚本体、坩埚盖、石英罩、保温毡和感应线圈的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例三的碳化硅晶体生长装置的局部结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例四的碳化硅晶体生长装置的局部结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例五的碳化硅晶体生长装置的局部结构示意图；

图7是根据本实用新型实施例六的碳化硅晶体生长装置的结构示意图。

附图标记：

碳化硅晶体生长装置100；

坩埚本体10；螺旋凹槽11；固定槽12；容纳腔13；

坩埚盖20；籽晶21；

导流件30；支撑杆31；第一支撑杆311；第二支撑杆312；第三支撑杆313；导流叶片32；第一螺旋段321；第二螺旋段322；第三螺旋段323；径向内壁32a；径向外壁32b；螺旋气流通道33；

石墨过滤板40；过滤孔41；第一石墨过滤板4a；第二石墨过滤板4b；第三石墨过滤板4c；

驱动装置50；第一电机51；第一传动元件511；第二电机52；第二传动元件521；第三电机53；第三传动元件531；

第一导流罩60；第一敞开口61；第二敞开口62；导流孔63；

第二导流罩70；第三敞开口71；

第三导流罩80；第一腔室81；第二腔室82；第三腔室83；遮挡盖84；导流通道841；贯穿孔842；

石英罩91；保温毡92；感应线圈93；

碳化硅原料200。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1-图7描述根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置100。

参照图1所示，根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置100，包括：坩埚本体10、坩埚盖20、导流件30和石墨过滤板40。

参照图1所示，坩埚本体10具有顶部敞开的容纳腔13，容纳腔13的底部放置有碳化硅原料200，坩埚盖20设于坩埚本体10的敞开口处，坩埚盖20的内侧粘贴有籽晶21，例如，参照图1所示，坩埚本体10与坩埚盖20可拆卸地相连，碳化硅原料200设置在容纳腔13的底部，籽晶21粘贴在坩埚盖20的下表面，碳化硅原料200在受热升华后流向籽晶21以在籽晶21上沉积生长。

参照图1和图2所示，导流件30设于容纳腔13内，例如，导流件30可以固定或者可转动地设在容纳腔13内，导流件30包括支撑杆31和导流叶片32，支撑杆31竖向设置(参照图1中的上下方向)，导流叶片32环绕支撑杆31设置，且导流叶片32沿支撑杆31的轴向方向螺旋延伸，导流叶片32的径向内壁32a与支撑杆31的径向外壁32b连接，导流叶片32和支撑杆31限定出螺旋气流通道33。

参照图1和图2所示，石墨过滤板40设于螺旋气流通道33内，且石墨过滤板40连接在螺旋气流通道33的相邻两层之间，且石墨过滤板40的径向内侧与支撑杆31的径向外侧连接，石墨过滤板40设有多个过滤孔41，每个过滤孔41在石墨过滤板40的厚度方向上贯穿石墨过滤板40，石墨过滤板40为多个，多个石墨过滤板40沿螺旋气流通道33的轴向方向分层排布。其中，在本申请中多个指的是两个及两个以上。

例如，如图1所示，导流件30上设有三个石墨过滤板40，三个石墨过滤板40沿上下方向分层排布于螺旋气流通道33，石墨过滤板40可通过粘贴、卡接、螺纹紧固件等方式连接至导流件30。

需要说明的是，发明人在实际研究中发现，碳化硅单晶生长过程中，一般需要提供2100℃-2400℃的高温，碳化硅原料200分解生成富Si(硅)气氛，这些富Si气氛并不稳定，对其它石墨构件具有较为严重的腐蚀性，同时气氛中Si原子、C原子比并不能满足形成碳化硅单晶的平衡比例，导致引起许多诸如硅滴、包裹物等导致严重相变或微管等位错缺陷问题。

而根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置100，在碳化硅晶体生长装置的工作过程中，加热升华的碳化硅气氛会沿着螺旋气流通道33螺旋上升，并分别经过多个石墨过滤板40，可以理解的是，在碳化硅气氛经过石墨过滤板40时，一方面石墨过滤板40可以与流经其的富硅气氛发生反应，有利于减缓碳化硅气氛的腐蚀性，从而有利于抑制硅滴、多型等引发的微管等缺陷，另一方面石墨过滤板40可以过滤碳化硅气氛中上浮的碳杂质等颗粒杂质，平衡气氛中Si原子和C原子的比例，有利于降低单晶表面碳包裹等引发的微管等缺陷，同时，通过使得多个石墨过滤板40沿螺旋气流通道33的轴向分层排布，多个石墨过滤板40可以逐层、多梯度地与富硅气氛发生反应以及过滤碳化硅气氛中上浮的碳杂质等颗粒杂质，可以进一步减缓碳化硅气氛的腐蚀性以及提高对颗粒杂质的过滤效果，有利于进一步减少碳化硅晶体的微管等缺陷，提高碳化硅晶体的生长质量。

有鉴于此，根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置100，通过在导流件30上设置多个石墨过滤板40，多个石墨过滤板40沿螺旋气流通道33的轴向方向分层排布，在碳化硅气氛沿螺旋气流通道33上升的过程中，一方面多个石墨过滤板40可以逐层、多梯度地与流经其的富硅气氛发生反应，有利于消除碳化硅气氛的腐蚀性，从而有利于抑制硅滴、多型等引发的微管等缺陷，另一方面多个石墨过滤板40可以逐层、多梯度地过滤碳化硅气氛中上浮的碳杂质等颗粒杂质，有利于降低单晶表面碳包裹等引发的微管等缺陷，进而有利于提高碳化硅晶体的生长质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，在支撑杆31的轴向上，相邻两层石墨过滤板40分别位于支撑杆31的径向两侧。可以理解的是，通过使得在支撑杆31的轴向上，相邻两层石墨过滤板40分别位于支撑杆31的径向两侧，可使得石墨过滤板40在气流的流动方向上均匀排布，有利于提高过滤和引流效果。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，位于同一石墨过滤板40上的多个过滤孔41的孔径相等，且在由下到上的方向上，位于上层的石墨过滤板40的参数小于位于下层的石墨过滤板40的参数，其中参数为孔径、孔隙率和厚度中的至少一个。其中，孔隙率是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比，孔隙率越大，说明石墨过滤板40内的孔隙空间越大。例如，参数可以为孔径、空隙率和厚度中的一个；又如，参数为孔径、孔隙率和厚度中的两个；再如，参数包括孔径、孔隙率以及厚度。

可以理解的是，通过使得在由下到上的方向上，位于上层石墨过滤板40的厚度小于位于下层的石墨过滤板40的厚度，位于最下层的石墨过滤板40可以与富硅气氛较为充分的反应，减少富硅气氛对上层的石墨过滤板40的腐蚀，有利于进一步消除碳化硅气氛的腐蚀性；通过使得在由下到上的方向上，位于上层石墨过滤板40的孔径或孔隙率小于位于下层的石墨过滤板40的孔径或孔隙率，由此有利于提高逐层过滤的效果，减少流向籽晶21的碳化硅气氛中的颗粒杂质的含量。

例如，在本实用新型的一个示例中，参照图2所示，多个石墨过滤板40在由下到上的方向上依次为第一石墨过滤板4a、第二石墨过滤板4b和第三石墨过滤板4c，位于最上层的第三石墨过滤板4c的参数小于位于中层的第二石墨过滤板4b的参数，第二石墨过滤板4b的参数小于位于最下层的第一石墨过滤板4a的参数，其中，参数为孔径、孔隙率和厚度，即位于最下层的的第一石墨过滤板4a的孔径最大、孔隙率最大和厚度最大，由此，可以进一步提高多个石墨过滤板40整体上消除碳化硅气氛的腐蚀性的能力以及保证对颗粒杂质的过滤效果，有利于提高多个石墨过滤板40整体上的工作性能，有利于进一步提高碳化硅晶体的质量。可选地，参照图2所示，第一石墨过滤板4a由更高耐腐蚀性的石墨材料制得，即第一石墨过滤板4a的耐腐蚀性大于第二石墨过滤板4b和第三石墨过滤板4c的耐腐蚀性。

在本实用新型的一些实施例中，参照图2所示，以过支撑杆31的中心轴线的面为参考面，参考面上的位于同一层的导流叶片32的径向内边缘高于导流叶片32的径向外边缘，且位于同一层的导流叶片32的下表面与水平面的夹角为α，α满足：30°≤α≤60°。换言之，位于同一层的导流叶片32的下表面与水平面的夹角α可以取30°-60°中的任一值。例如，位于同一层的导流叶片32的下表面与水平面的夹角α可以为30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°等。

可以理解的是，通过使得参考面上的位于同一层的导流叶片32的径向内边缘高于导流叶片32的径向外边缘，且位于同一层的导流叶片32的下表面与水平面的夹角为30°-60°，导流叶片32可以引导逐层过滤的碳化硅气氛向籽晶21中心汇聚，有利于抑制或降低碳化硅晶体外缘多晶的形成。

在本实用新型的一些实施例中，参照图3所示，坩埚本体10的内周壁设有螺旋凹槽11，螺旋凹槽11与导流叶片32的形状相匹配，导流叶片32的外缘与螺旋凹槽11卡接配合，可以理解的是，通过使得导流叶片32的外缘与螺旋凹槽11卡接配合，有利于保证大部分升华的碳化硅气氛通过螺旋气流通道33向上流动，防止碳化硅气体直接沿着坩埚本体10的内周壁流向籽晶21，从而保证石墨过滤板40充分与富SI气氛反应，同时，有利于保证石墨过滤板40对碳化硅气氛的颗粒杂质的过滤效果。例如，在一个示例中，在将导流件30安装到坩埚本体10内时，可先将导流件30的底部卡入螺旋凹槽11的上端，通过旋转导流件30使得导流件30向下旋入螺旋凹槽11内，从而操作方便，且有利于实现对导流件30的可靠定位。

和/或，参照图3所示，坩埚本体10的底壁设有固定槽12，支撑杆31的底端与固定槽12卡接配合。可以理解的是，通过支撑杆31的底端与固定槽12卡接配合，可以保证对支撑杆31的可靠定位，且结构简单，成本低廉。

在本实用新型的一些实施例中，参照图4所示，碳化硅晶体生长装置100还包括：驱动装置50，驱动装置50设于坩埚本体10的下方，支撑杆31的底部穿过坩埚本体10与驱动装置50相连，驱动装置50适于驱动导流件30在不同转速下转动，导流叶片32的外缘不与坩埚本体10的内周壁接触。例如，参照图4所示，导流件30位于籽晶21的正下方，导流件30的直径与籽晶21的直径相等且小于坩埚本体10的内径，驱动装置50可以驱动导流件30顺时针转动，驱动装置50可以控制导流件30在超低速、低速、中速、高速或超高速等档位转动。

可以理解的是，导流叶片32的转动可以带动碳化硅气氛上升，操作人员可通过驱动装置50控制导流件30在不同的转速下转动，从而可以控制碳化硅气氛的上升速度，用户可以根据实际情况，控制导流件30的旋转速度以将碳化硅晶体的生长速率维持在设定区间(例如0.5mm/h-1.5mm/h)内，进而有利于保证碳化硅晶体均匀生长，有利于提高晶体的生长质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图4-图6所示，碳化硅晶体生长装置100还包括：第一导流罩60，第一导流罩60罩设在导流件30的外侧，第一导流罩60的底部形成有与碳化硅原料200正对的第一敞开口61，第一导流罩60的顶部形成有与籽晶21正对的第二敞开口62，在由下到上的方向上，导流叶片32的外径(参照图6)以及第一导流罩60的内径均逐渐减少。例如，第一导流罩60的外轮廓形成为圆台状，第一导流罩60限定出横截面为等腰梯形的第一导流腔。

可以理解的是，在由下到上的方向上，通过使得第一导流罩60的内径逐渐减小，第一导流罩60可以将碳化硅气氛导向籽晶21的中心，有利于抑制碳化硅晶体外缘多晶的形成，同时，在由下到上的方向上，导流叶片32的外径以及第一导流罩60的内径均逐步减少，有利于保证大部分的碳化硅气氛通过螺旋气流通道33向上流道，有利于保证石墨过滤板40与碳化硅气氛充分接触以及充分过滤碳化硅气氛中的颗粒杂质，从而有利于进一步减少碳化硅晶体的微管等缺陷，提高碳化硅晶体的生长质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图6所示，第一导流罩60设有多个导流孔63，导流孔63在第一导流罩60的厚度方向上贯穿第一导流罩60，碳化硅晶体生长装置100还包括：第二导流罩70，第二导流罩70罩设在第一导流罩60的外侧，且第二导流罩70的内壁与第一导流罩60的外壁间隔开，第二导流罩70的顶部具有与籽晶21以及第二敞开口62正对的第三敞开口71。

例如，参照图6所示，第一导流罩60形成为圆台状，第一导流罩60内限定出横截面为等腰梯形的第一导流腔，第二导流罩70设于第一导流罩60的外侧，第二导流罩70内限定出横截面为等腰梯形的第二导流腔，第一导流腔和第二导流腔同轴设置，第二导流罩70的高度大于第一导流罩60的高度，第三敞开口71的横截面积大于籽晶21的横截面积，且籽晶21的横截面积大于第二敞开口62的横截面积。可选地，第一导流罩60和第二导流罩70均为石墨件。

可以理解的是，在长晶的过程中，第一导流罩60上的导流孔63可以对流经其的碳化硅气氛中的颗粒杂质起到过滤的作用，有利于进一步减少碳化硅晶体的微管等缺陷，同时，当导流件30转动时，第一导流罩60内的碳化硅气氛的流动速度大于第二导流罩70和第一导流罩60之间的碳化硅气氛的流动速度，有利于使得碳化硅晶体中部的生长速度略大于外圈的生长速度，有利于使得碳化硅晶体呈现出中间微凸的形态，有利于减少碳化硅晶体的内部应力，提高碳化硅晶体的质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图7所示，碳化硅晶体生长装置100还包括：第三导流罩80，第三导流罩80设在容纳腔13内，第三导流罩80限定出由下到上依次布置的第一腔室81、第二腔室82和第三腔室83，在由下至上的方向上，第一腔室81的过流面积逐渐减小，第二腔室82的过流面积先减小后增大，第三腔室83的过流面积逐渐增大，导流叶片32包括由下到上依次相连的第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323，第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323依次分别设置在第一腔室81、第二腔室82和第三腔室83内，且在由下至上的方向上，第一螺旋段321的外径逐渐减小，第二螺旋段322的外径先减小后增大，第三螺旋段323的外径逐渐增大。其中，第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323均设有沿支撑杆31轴向上分层排布的多个石墨过滤板40。可选地，第三导流罩80为石墨件，第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323为一体件。

可以理解的是，在长晶的过程中，碳化硅气体可以依次经过第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323螺旋向上流向籽晶21，第一螺旋段321通过旋转可以吸起碳化硅气体，汇集的碳化硅气体在第二腔室82内先加速然后减速流向第三腔室83，由此，可以保证第一螺旋段321和第二螺旋段322上的多个石墨过滤板40与富硅气氛充分反应并且充分过滤碳化硅气氛中的杂质颗粒，且由于第三腔室83内的碳化硅气氛的流速较慢，因此第三腔室83内的石墨过滤板40的腐蚀较小、过滤能力强，从而可以进一步消除流向籽晶21的碳化硅气氛的腐蚀性以及减少流向籽晶21的碳化硅气氛中的颗粒杂质含量，有利于进一步保证碳化硅晶体的生长质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图7所示，碳化硅晶体生长装置100还包括：遮挡盖84，遮挡盖84与第三导流罩80连接，且遮挡盖84位于第三腔室83顶部的敞开口处，遮挡盖84的中心设有导流通道841，导流通道841与第三腔室83同轴设置，遮挡盖84上还设有多个用于对气流进行过滤的贯穿孔842。其中，遮挡盖84和第三导流件30可以为一体成型件。

可以理解的是，在长晶的过程中，设于第三腔室83顶部敞开口处的遮挡盖84可以对流经其的碳化硅气氛中的颗粒杂质起到过滤作用，有利于进一步减少流向籽晶21的碳化硅气氛中的颗粒杂质含量，同时，自遮挡盖84中心的导流通道841流出的碳化硅气体的流量大于从多个贯穿孔842流出的碳化硅气体的流量，可使得碳化硅晶体中部的生长速度略大于外圈的生长速度，有利于使得碳化硅晶体呈现出中间微凸的形态，有利于减少碳化硅晶体内部的应力，提高碳化硅晶体的质量。

在本实用新型的一些实施例中，参照图7所示，驱动装置50包括第一电机51、第二电机52和第三电机53，支撑杆31包括第一支撑杆311、第二支撑杆312和第三支撑杆313，第一电机51通过第一支撑杆311与第一螺旋段321相连，第二电机52通过第二支撑杆312与第二螺旋段322相连，第三电机53通过第三支撑杆313与第三螺旋段323相连，第一支撑杆311、第二支撑杆312和第三支撑杆313的中心轴线在同一条直线上，第一支撑杆311环绕第二支撑杆312设置且与第二支撑杆312可转动配合，第二支撑杆312环绕第三支撑杆313设置且与第三支撑杆313可转动配合。

例如，第一电机51通过第一传动元件511与第一支撑杆311相连，第二电机52通过第二传动元件521第二支撑杆312相连，第三电机53通过第三传动元件531与第三支撑杆313相连，其中，第一传动元件511、第二传动元件521和第三传动元件531可以为皮带轮传动组件或者齿轮传动组件等，第一支撑杆311的长度小于第二支撑杆312的长度，且第二支撑杆312的长度小于第三支撑杆313的长度，第一电机51、第二电机52和第三电机53分别与碳化硅晶体生长装置100的控制系统通讯相连，从而可以实现对第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323的转速的智能化控制。

可以理解的是，通过设置第一电机51、第二电机52和第三电机53以及套环式设计的第一支撑杆311、第二支撑杆312和第三支撑杆313，第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323的转速可以被独立控制，第一螺旋段321、第二螺旋段322和第三螺旋段323以不同转速组合可以进一步地精确控制碳化硅气氛的上升速度，从而有利于保证碳化硅晶体的生长速率维持在设定区间，有利于进一步提高碳化硅晶体的生长质量。

根据本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置100的其他构成例如石英罩91、保温毡92、感应线圈93等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，还可以是通信；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：

坩埚本体，所述坩埚本体具有顶部敞开的容纳腔，所述容纳腔的底部放置有碳化硅原料；

坩埚盖，所述坩埚盖设于所述坩埚本体的敞开口处，所述坩埚盖的内侧粘贴有籽晶；

导流件，所述导流件设于所述容纳腔内，所述导流件包括支撑杆和导流叶片，所述支撑杆竖向设置，所述导流叶片环绕所述支撑杆设置，且所述导流叶片沿支撑杆的轴向方向螺旋延伸，所述导流叶片的径向内壁与所述支撑杆的径向外壁连接，所述导流叶片和所述支撑杆限定出螺旋气流通道；

石墨过滤板，所述石墨过滤板设于所述螺旋气流通道内，且所述石墨过滤板连接在所述螺旋气流通道的相邻两层之间，且所述石墨过滤板的径向内侧与所述支撑杆的径向外侧连接，所述石墨过滤板设有多个过滤孔，每个所述过滤孔在所述石墨过滤板的厚度方向上贯穿所述石墨过滤板，所述石墨过滤板为多个，多个所述石墨过滤板沿所述螺旋气流通道的轴向方向分层排布。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，在所述支撑杆的轴向上，相邻两层所述石墨过滤板分别位于所述支撑杆的径向两侧。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，位于同一所述石墨过滤板上的多个所述过滤孔的孔径相等，且在由下到上的方向上，位于上层的所述石墨过滤板的参数小于位于下层的所述石墨过滤板的参数，其中所述参数为孔径、孔隙率和厚度中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，以过所述支撑杆的中心轴线的面为参考面，所述参考面上的位于同一层的所述导流叶片的径向内边缘高于所述导流叶片的径向外边缘，且位于同一层的所述导流叶片的下表面与水平面的夹角为α，α满足：30°≤α≤60°。

5.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述坩埚本体的内周壁设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与所述导流叶片的形状相匹配，所述导流叶片的外缘与所述螺旋凹槽卡接配合，和/或，所述坩埚本体的底壁设有固定槽，所述支撑杆的底端与所述固定槽卡接配合。

6.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：

驱动装置，所述驱动装置设于所述坩埚本体的下方，所述支撑杆的底部穿过坩埚本体与所述驱动装置相连，所述驱动装置适于驱动所述导流件在不同转速下转动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述碳化硅晶体生长装置还包括：

第一导流罩，所述第一导流罩罩设在所述导流件的外侧，所述第一导流罩的底部形成有与所述碳化硅原料正对的第一敞开口，所述第一导流罩的顶部形成有与所述籽晶正对的第二敞开口，在由下到上的方向上，所述导流叶片的外径以及所述第一导流罩的内径均逐渐减少。

8.根据权利要求7所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述第一导流罩设有多个导流孔，所述导流孔在所述第一导流罩的厚度方向上贯穿所述第一导流罩，所述碳化硅晶体生长装置还包括：第二导流罩，所述第二导流罩罩设在所述第一导流罩的外侧，且所述第二导流罩的内壁与所述第一导流罩的外壁间隔开，所述第二导流罩的顶部具有与所述籽晶以及所述第二敞开口正对的第三敞开口。

9.根据权利要求6所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：第三导流罩，所述第三导流罩设在所述容纳腔内，所述第三导流罩限定出由下到上依次布置的第一腔室、第二腔室和第三腔室，在由下至上的方向上，所述第一腔室的过流面积逐渐减小，所述第二腔室的过流面积先减小后增大，所述第三腔室的过流面积逐渐增大，所述导流叶片包括由下到上依次相连的第一螺旋段、第二螺旋段和第三螺旋段，所述第一螺旋段、第二螺旋段和第三螺旋段依次分别设置在所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室内，且在由下至上的方向上，所述第一螺旋段的外径逐渐减小，所述第二螺旋段的外径先减小后增大，所述第三螺旋段的外径逐渐增大。

10.根据权利要求9所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，还包括：遮挡盖，所述遮挡盖与所述第三导流罩连接，且所述遮挡盖位于所述第三腔室顶部的敞开口处，所述遮挡盖的中心设有导流通道，所述导流通道与所述第三腔室同轴设置，所述遮挡盖上还设有多个用于对气流进行过滤的贯穿孔。

11.根据权利要求9所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述驱动装置包括第一电机、第二电机和第三电机，所述支撑杆包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一电机通过所述第一支撑杆与所述第一螺旋段相连，所述第二电机通过所述第二支撑杆与所述第二螺旋段相连，所述第三电机通过所述第三支撑杆与所述第三螺旋段相连，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆和所述第三支撑杆的中心轴线在同一条直线上，所述第一支撑杆环绕所述第二支撑杆设置且与所述第二支撑杆可转动配合，所述第二支撑杆环绕所述第三支撑杆设置且与所述第三支撑杆可转动配合。

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