[发明专利]碳化硅晶体的生长装置及生长方法

权利要求书

1.一种碳化硅晶体的生长装置，其特征在于，包括坩埚组件、籽晶固定器(4)、气体系统和温控系统，其中：

所述坩埚组件包括坩埚体(1)、石墨隔板(2)和坩埚盖(3)，所述坩埚体(1)上方侧壁上设有支撑台，所述石墨隔板(2)搭设在所述支撑台上，并且所述石墨隔板(2)上具有通气孔(201)，所述坩埚盖(3)盖设在所述坩埚体(1)上以构成坩埚内部容纳腔；所述石墨隔板(2)呈碗状，所述通气孔(201)开设在所述石墨隔板(2)的中部；所述通气孔(201)的面积为籽晶面积的40～80％，所述通气孔(201)孔径为200～800μm；

所述籽晶固定器(4)设置在所述坩埚盖(3)内侧，且位于所述石墨隔板(2)上方；

所述气体系统包括进气管路和排气管路；所述进气管路与设置在所述坩埚体(1)上的进气口连接，所述进气口位于所述石墨隔板(2)下方；所述排气管路与设置在所述坩埚盖(3)上的排气口连接；

所述进气管路包括第一进气管(6)、第二进气管(7)、第一流量控制器(8)和第二流量控制器(9)，所述第一流量控制器(8)和第二流量控制器(9)分别连接在所述第一进气管(6)和第二进气管(7)上；所述第一进气管(6)和第二进气管(7)分别连通所述进气口；

所述排气管路包括排气开度控制器(10)和排气管(11)，所述排气管(11)的一端连通所述排气口，所述排气开度控制器(10)连接在所述排气管(11)上；

所述温控系统用于控制对所述坩埚组件加热，所述坩埚内部容纳腔自下而上形成温度梯度。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体的生长装置，其特征在于，所述籽晶固定器(4)通过连接杆(5)设置，所述连接杆(5)穿过所述坩埚盖(3)，且能够进行上下升降和旋转运动。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶体的生长装置，其特征在于，所述生长装置还包括排气管路清洗系统，所述排气管路清洗系统包括清洗管(12)，所述清洗管(12)的一端连通所述排气管(11)，且位于所述排气管(11)与所述排气口的耦接处。

4.根据权利要求1所述的碳化硅晶体的生长装置，其特征在于，所述温控系统包括第一加热器(13)、第二加热器(14)和第三加热器(15)，所述第一加热器(13)、第二加热器(14)和第三加热器(15)沿所述坩埚组件的高度方向自下而上间隔设置，并且所述第一加热器(13)的加热温度大于所述第二加热器(14)的加热温度，所述第二加热器(14)的加热温度大于所述第三加热器(15)的加热温度。

5.一种碳化硅晶体的生长方法，其特征在于，所述生长方法基于权利要求1～4任一项所述的碳化硅晶体的生长装置，包括以下步骤：

(1)将碳化硅晶体生长原料放入所述坩埚体内，并对坩埚内部容纳腔抽真空；

(2)通过进气管路通入碳化物气体和惰性气体，并控制坩埚内部容纳腔的压力为10～1000Pa；

(3)控制温控系统对所述坩埚组件进行加热，其中，控制所述坩埚组件底部加热温度为2000～2600℃，所述坩埚组件顶部加热温度较底部低100～400℃，形成所述温度梯度；

(4)所述碳化硅晶体生长原料被加热发生升华为硅蒸气，所述硅蒸气与通入的碳化物气体反应生成Si_mC_n组份的气相物，所述Si_mC_n组份的气相物经过所述通气孔并在籽晶上结晶，形成碳化硅晶体。

6.根据权利要求5所述的碳化硅晶体的生长方法，其特征在于，所述籽晶固定器与所述石墨隔板上表面的初始距离为籽晶直径的40～80％；随着沉积的进行，以0～3mm/h的提拉速度向上提拉所述籽晶固定器，同时控制所述籽晶固定器的旋转速度为10～60rpm。