[实用新型]一种提升质量的碳化硅单晶生长装置

说明书

本实用新型公开了一种提升质量的碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚、石墨盖和石墨软毡保温层，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心突出区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述石墨坩埚内放置有碳化硅粉末，所述石墨坩埚内碳化硅粉末与籽晶片之间的区域架设石墨支撑环，所述石墨支撑环上安装有导流筒，所述导流筒内固定一层或多层的金属过滤片，所述金属过滤片内均匀分布有通孔。本实用新型在坩埚内原料与籽晶之间的空间装设耐高温的金属过滤片与导流筒，可以有效过滤掉碳杂质，避免在晶体生长过程中形成碳包裹物，进而引发微管、位错等缺陷的产生，生成高质量的碳化硅单晶。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备制造领域，具体为一种提升质量的碳化硅单晶生长装置。

背景技术

碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。

目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成Si、 Si₂C、SiC₂等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。

以物理气相沉积法得到的碳化硅晶体仍然存在碳包裹物、微管、位错、多晶型等缺陷，这些缺陷的存在会影响后续制作碳化硅器件的功能，导致器件漏电流增加等问题发生。近年来，已有许多研究提出各种提升晶体质量的生长装置与方法，并且取得一定程度的成果，持续解决这些缺陷，达到完美晶体量产将是促进整个碳化硅产业发展的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以有效过滤掉碳杂质，避免在晶体生长过程中形成碳包裹物，进而引发微管、位错等缺陷的产生，提升质量的碳化硅单晶生长装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种提升质量的碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚、石墨盖和石墨软毡保温层，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心突出区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述石墨坩埚内放置有碳化硅粉末，所述石墨坩埚内碳化硅粉末与籽晶片之间的区域架设石墨支撑环，所述石墨支撑环上安装有导流筒，所述导流筒内固定一层或多层的金属过滤片，所述金属过滤片内均匀分布有通孔。

优选的，所述石墨软毡保温层设有1-4层，每层厚度为5-10mm。

优选的，所述石墨支撑环架设在离石墨坩埚顶部1/2-1/3石墨坩埚高度的区域。

优选的，所述导流筒为圆柱体，导流筒与石墨支撑环垂直或以1-5度角度朝下方扩大。

优选的，所述导流筒与金属过滤片厚度为0.1-0.5mm。

优选的，所述金属过滤片设有1-5层，层与层的间隙为10-20mm。

优选的，所述通孔的直径、长、宽尺寸为0.1-1mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型在坩埚内原料与籽晶之间的空间装设耐高温的金属过滤片与导流筒，相对于以多孔性石墨涂布耐高温的碳化物金属的成本便宜许多。在升温过程中，金属过滤片与导流筒将逐渐吸附周围的碳原子，而反应转换成碳化物金属，再利用一个或多个过滤片过滤掉碳杂质，通过过滤的气体分子则沿着导流筒在较低温度区域的籽晶处沉积结晶，可以有效过滤掉碳杂质，有效避免在晶体生长过程中藉着阻挡碳杂质随气流附着在籽晶处，随着气体沉积逐渐形成碳包裹物，进而引发微管、位错等缺陷的产生，生成高质量的碳化硅单晶，能适用于4寸、6寸，甚至更大尺寸的晶体生长。