[发明专利]一种高质量SiC单晶制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种高质量SiC单晶制备装置及方法，属于晶体生长领域。解决了SiC单晶质量不佳，生长不够均匀，厚度达不到市场需求的问题。包括上盖、籽晶、下盖、坩埚主体、滤网、保温体、动力杆、石英管和加热线圈，所述坩埚主体内放置滤网，坩埚主体的上部设置下盖和上盖，下盖位于上盖下侧，下盖的下侧连接籽晶，上盖的上侧连接动力杆，坩埚主体外壁包覆有保温体，坩埚主体置于石英管内侧，石英管的外侧安装加热线圈。可以有效去除杂质的同时，防止二次引入新杂质，有效提高晶体质量；碳化硅原料由石墨滤网固定，在提纯以及长晶期间可以有效防止碳颗粒随气体上升；长晶期间可以控制籽晶转动，防止不同位置气体流速差异导致晶体生长出现位错缺陷。

技术领域

本发明涉及一种SiC单晶制备装置及方法，属于晶体生长领域。

背景技术

SiC作为C和Si稳定的化合物，其晶格结构由致密排列的两个亚晶格组成，SiC的这些性能使其成为高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件的优选材料，可用于地面核反应堆系统的监控、原油勘探、环境监测及航空、航天、雷达、通讯系统和大功率的电子转换器及汽车马达等领域的极端环境中。另外，采用SiC所制备的发光二极管的辐射波长可以覆盖从蓝光到紫光的波段，在光信息显示系统及光集成电路等领域中具有广阔的应用前景。

如今物理气相输送法(PVT)是宽禁带半导体材料的主流制备方法。但是，由于热场以及原料承载装置的问题导致晶体质量不佳，生长不够均匀，厚度达不到市场需求，并且碳化硅原料中存在C、N、B等杂质，会影响到碳化硅单晶质量。

基于上述问题，亟需提出一种高质量SiC单晶制备装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种高质量SiC单晶制备装置及方法，解决了SiC单晶质量不佳，生长不够均匀，厚度达不到市场需求的问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：包括上盖、籽晶、下盖、坩埚主体、滤网、保温体、动力杆、石英管和加热线圈，所述坩埚主体内放置滤网，坩埚主体的上部设置下盖和上盖，下盖位于上盖下侧，下盖的下侧连接籽晶，上盖的上侧连接动力杆，坩埚主体外壁包覆有保温体，坩埚主体置于石英管内侧，石英管的外侧安装加热线圈；

所述下盖的边缘圆周阵列加工四个下滑块，下盖上加工有圆周阵列布置的四个下通孔；所述上盖的边缘圆周阵列加工四个上滑块，上盖上圆周阵列加工有四个上通孔，相邻的上通孔之间均连接挡块，挡块设置在与下通孔的对应位置；

所述坩埚主体为圆桶形，坩埚主体的上部开口侧加工有四个竖直滑道、第一环形滑道和第二环形滑道，四个竖直滑道圆周阵列布置，竖直滑道穿过第一环形滑道连通第二环形滑道；下滑块通过第二环形滑道与坩埚主体连接，上滑块通过第一环形滑道与坩埚主体连接。

优选的：所述坩埚主体通过内支架固定设置在石英管内；

还包括转动机构、升降机构和连接架，转动机构和升降机构通过连接架连接；

所述转动机构包括上部架、电机、主动齿轮、连接杆、下部架、从动齿轮和驱动轴，上部架与下部架通过三个圆周阵列布置的连接杆连接，上部架与电机固定连接，电机的输出端连接主动齿轮，下部架通过轴承连接驱动轴，驱动轴与从动齿轮连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，驱动轴与动力杆连接；

所述升降机构包括液压杆、外部套筒、内部伸缩臂、减磨轮座和减磨轮，内部伸缩臂的下部对称布置有两个减磨轮座，减磨轮座上安装有减磨轮，内部伸缩臂位于外部套筒内侧，减磨轮与外部套筒接触；液压杆的两端分别与外部套筒和内部伸缩臂连接；内部伸缩臂通过连接架与上部架连接。

优选的：所述外部套筒与内部伸缩臂均为方形。