[发明专利]一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法

说明书

一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法，它属于晶体生长技术领域。本发明要解决的技术问题为制备更大尺寸的单晶。本发明坩埚下盖上安装有坩埚本体，坩埚本体内放置有多孔石墨筒，第一个圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖的中心位置，第一个圆台结构上放置第一个晶棒，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，坩埚本体上部安装有坩埚上盖，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接。本发明将晶棒侧面作为晶体生长面，实现了晶体侧面生长，实现了晶体直径快速扩大。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域；具体涉及一种PVT法单晶扩径生长装置及生长方法。

背景技术

物理气相输送法(PVT，Physical vapor transport)是制备碳化硅、氮化铝等难以以液相法制备的高熔点半导体晶体材料的主流方法。尽管这些材料在新能源汽车等新兴战略领域有着巨大的应用前景，但由于其制备工艺目前具有材料制备速率较慢、反应需要高温等特点，制备成本较高，极大影响了该类型材料的下游规模应用。扩大单晶直径是降低单位成本的关键，以碳化硅材料为例，目前国内正处于4英寸到6英寸过渡阶段，制备更大尺寸的7英寸和8英寸以及更大尺寸的单晶是个重大的挑战。

发明内容

本发明目的是提供了一种制备更大尺寸的单晶的PVT法单晶扩径生长装置及生长方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种PVT法单晶扩径生长装置，包括坩埚下盖，所述的坩埚下盖上安装有坩埚本体，所述的坩埚本体内放置有多孔石墨筒，第一个圆台结构通过固定结构固定在所述的坩埚下盖的中心位置，所述的第一个圆台结构上放置第一个晶棒，第一个晶棒上倒置第二个圆台结构，所述的第二个圆台结构通过固定结构对心连接第三个圆台结构，第三个圆台结构上放置第二个晶棒，第二个晶棒上倒置第四个圆台结构，圆台结构和晶棒相间布置，根据坩埚本体的尺寸设置晶棒数量，坩埚本体上部安装有坩埚上盖，坩埚上盖与其相邻的圆台结构通过固定结构固定连接，所述的圆台结构的底面中心位置设置有柱状孔。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的固定结构为柱状结构，所述的固定结构的直径与所述的圆台结构的柱状孔的直径尺寸相同，固定结构的材料为石墨或钽或钨或钼。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒外壁和所述的坩埚本体内壁之间的空间填充原料。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的圆台结构的材质为石墨或钽或钨或钼。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的坩埚本体的高径比≦1.5，所述的坩埚本体的直径为100-300mm，所述的坩埚下盖内侧中心位置设置有柱状孔，所述的坩埚上盖内侧中心位置设置有柱状孔。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的直径为坩埚本体直径的1/3-3/4，所述的多孔石墨筒的孔径为5-5000μm、直径为70-260mm，所述的多孔石墨筒比坩埚本体的直径小20-140mm，所述的多孔石墨筒的高度与坩埚本体相同。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置，所述的多孔石墨筒的内部空间为反应室。

本发明所述的一种PVT法单晶扩径生长装置的生长方法，包括如下步骤：

步骤1、选取晶体平磨滚圆得到晶棒，对晶棒侧面进行抛光处理，待用；

步骤2、将原料装载在多孔石墨筒和坩埚本体内侧，原料为纯度5N以上的碳化硅粉或碳化硅多晶；

步骤3、将圆台结构通过固定结构固定在坩埚下盖中心位置，其上方放置圆柱型晶棒，其间根据尺寸放置多个晶棒；