[发明专利]一种低氮含量SiC单晶生长装置及其应用

权利要求书

1.一种低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，包括感应线圈、石英管和设置在石英管两端的上密封法兰、下密封法兰；石英管、上密封法兰和下密封法兰围成生长腔；所述感应线圈套设在石英管的外侧壁上；所述感应线圈的外侧套设有水冷罩；所述生长腔内设置有石墨托盘和石墨坩埚；石墨坩埚包裹保温材料后设置在石墨托盘上；所述石墨坩埚的顶部开口设置有坩埚密封盖。

2.根据权利要求1所述的低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，所述水冷罩由两个不锈钢圆管套接组成；上密封法兰、下密封法兰均为空腔结构；所述水冷罩内，上密封法兰、下密封法兰内均通有循环冷却水。

3.根据权利要求1所述的低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，感应线圈内侧与石英管外壁之间的间隙为3～5mm。

4.根据权利要求1所述的低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的感应线圈主体为螺旋形，感应线圈的两个电极端与中频电源连接；所述感应线圈的中心轴与石英管的中心轴重合。

5.根据权利要求1所述的低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，所述上密封法兰中心设置有测温窗口，所述测温窗口上设置有进气口；生长腔通过下密封法兰与四通的一个接口连通；四通的两个侧端口分别连接分子泵和机械泵。

6.根据权利要求1所述的低氮含量SiC单晶生长装置，其特征在于，所述石墨坩埚和保温材料具有中心对称性。

7.一种利用权利要求1-6任意一项所述低氮含量SiC单晶生长装置生长SiC单晶的方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)开启机械泵对生长腔抽真空，真空度达到10^-2Pa以后，开启分子泵，使真空度进一步达到10^-5Pa；

(2)启动中频电源，感应线圈对SiC单晶生长装置加热，使石墨坩埚内温度达到1373K～1573K，石英管管壁的温度达到773K～673K；

(3)监控生长腔的真空度，通过分子泵调节生长腔的真空度好于10^-4Pa；

(4)关闭分子泵，向生长腔通入氩气，继续加热升温，使坩埚内温度达到2273K～2773K，调节晶体生长压力为30～50mbar，进行晶体生长；

(5)晶体生长结束后，关闭中频电源，继续向生长腔通入氩气，使生长腔内的压力达到1个大气压，自然降温至室温，得到SiC单晶。

8.根据权利要求7所述的生长SiC单晶的方法，其特征在于，所述步骤(4)中氩气的纯度高于99.99％。