[发明专利]一种晶体生长方法及装置

说明书

本发明提供了一种晶体生长方法及装置，该方法包括：(1)准备阶段：将组装好的坩埚置于炉体内，炉体外套设有石英管，石英管包括石英管内层、夹层和石英管外层；夹层内设置有喷液板，喷液板上开设有多个第一喷液口；石英管内层开设有多个第二喷液口；(2)长晶阶段；(3)降温阶段：控制喷液板转动，使得第一喷液口和第二喷液口至少部分重合，冷却液经第一喷液口和第二喷液口喷射到炉体上。通过控制冷却液经第一喷液口和第二喷液口喷射到炉体上，使冷却液以小液滴形式作用到炉体上，有利于提高炉体降温的均匀性；且通过调节第一喷液口和第二喷液口重合部分，可实现炉体喷水量的定量调节和控制，可根据晶体生长不同阶段提供不同的温场。

技术领域

本发明涉及一种晶体生长方法及装置，属于晶体生长的技术领域。

背景技术

碳化硅晶体具有高导热率、高击穿电压、载流子迁移率极高、化学稳定性很高等优良的半导体物理性质，可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值。

PVT法生长碳化硅晶体的过程是在密闭的坩埚中进行，使用加热装置对坩埚进行加热，坩埚放置于生长腔室内，生长腔室外流通循环冷却水，带走热量来实现坩埚的降温，该降温方式不能实现降温过程的可控制调节，且由于现有的循环水是生长腔室由上到下或由小到上循环流动，冷却水流动过程中，水温发生变化，降温温场的均匀性较差，对晶体生长有影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶体生长方法及装置，通过控制冷却液经第一喷液口和第二喷液口喷射到炉体上，使得冷却液以小液滴形式作用到炉体上，有利于提高炉体降温的均匀性，提高了晶体生长的质量。

根据本申请的一个方面，提供了一种晶体生长方法，该方法包括以下步骤：

(1)准备阶段：将组装好的坩埚置于炉体内，炉体外套设有石英管，所述石英管由内向外依次包括石英管内层、夹层和石英管外层；所述夹层内设置有喷液板，所述喷液板上开设有多个第一喷液口；所述石英管内层开设有与多个第一喷液口对应设置的多个第二喷液口；

(2)长晶阶段：控制晶体的生长；

(3)降温阶段：控制喷液板转动，使得所述第一喷液口和第二喷液口至少部分重合，冷却液经第一喷液口和第二喷液口喷射到炉体上。

进一步的，步骤(3)中，所述降温阶段中，控制喷液板转动，使得所述第一喷液口和第二喷液口从部分重合至完全重合；

优选的，部分重合的面积为第二喷液口开口面积的30～80％；

优选的，部分重合的面积为第二喷液口开口面积的40～70％。

进一步的，步骤(3)中，所述降温阶段包括以下步骤：

1)第一降温阶段：控制第一喷液口和第二喷液口从第一次部分重合转动至完全重合，第一次部分重合的面积为第二喷液口开口面积的30～60％，使得炉体内温度降至900～1100℃；

2)第二降温阶段：控制第一喷液口和第二喷液口从完全重合至第二次部分重合，第二次部分重合的面积为第二喷液口开口面积的50～80％，使得炉体内温度降至400～600℃；

3)第三降温阶段：控制第一喷液口和第二喷液口从第二次部分重合至完全重合，使得炉体内温度降至室温。

进一步的，所述第一降温阶段中，第一次部分重合的面积为第二喷液口开口面积的40％～50％；

优选的，所述第二降温阶段中，第二次部分重合的面积为第二喷液口开口面积的60～70％；

优选的，所述第一降温阶段、第二降温阶段和/或第三降温阶段中所述转动的速率为1～50°/h；优选的，所述第一降温阶段、第二降温阶段和/或第三降温阶段中所述转动的速率为5～20°/h。