[实用新型]一种用于长晶的反应器组件

说明书

本申请公开了一种用于长晶的反应器组件，属于半导体材料制备领域。该反应器组件包括：反应腔，所述反应腔包括原料腔和废料腔；长晶腔，所述长晶腔与所述原料腔通过气相传输通道连通，所述原料腔内的原料升华产生的原料气通过气相传输通道传输至所述长晶腔内长晶；除料机构，所述除料机构将所述原料腔内长晶过程中产生的废料转移至所述废料腔。该反应器组件中将原料的反应腔分为原料腔和废料腔，通过除料机构及时将原料腔内的废料转移至废料腔，使长晶腔内的原料气在生长过程中保持一致，得到表面均匀且无小片多型的高质量碳化硅晶体。

技术领域

本申请涉及一种用于长晶的反应器组件，属于半导体材料制备领域。

背景技术

目前碳化硅晶体的制备中，主要使用物理气相传输(简称PVT法)技术，该技术通过将碳化硅原料升华分解成气相组分Si_mC_n后，在轴向温度梯度的驱动下，传输至籽晶处结晶生长为碳化硅晶体。PVT法是一个复杂过程，必须对许多参数综合加以控制，例如生长温度、温度梯度、籽晶与生长原料直接的距离、气体压强等，任何一个参数未能得到很好地控制，晶体生长的稳定性将会被破坏。

在碳化硅晶体的生长后期，碳化硅原料会发生非化学计量比分解，更多的硅原子以各种气相组分Si_mC_n的形式存在，当m＞n时，气相组分Si_mC_n为气态的富硅基团，就会导致碳化硅原料中碳过量，出现石墨化现象，形成废料。碳化硅原料的石墨化是常见的不稳定因素，它将增大晶体石墨化和形成其他缺陷的可能性，使得晶体生长速率在很大程度上受到限制。

目前的解决方法一是在石墨坩埚中加入额外的固态硅，可补偿生长原料中硅的缺失，在一定程度上阻止生长原料的石墨化，但是这将导致液态硅滴的形成与多型结构的转变；二是使用钽坩埚创造一个吸附碳的环境，可以显著抑制生长原料的石墨化，但钽坩埚价格过高，无法大规模化使用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种用于长晶的反应器组件，该反应器组件中将原料的反应腔分为原料腔和废料腔，通过除料机构及时将原料腔内的废料转移至废料腔，使长晶腔内的原料气在生长过程中保持一致，得到表面均匀且无小片多型的高质量碳化硅晶体。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于长晶的反应器组件，其包括：

反应腔，所述反应腔包括原料腔和废料腔；

长晶腔，所述长晶腔与所述原料腔通过气相传输通道连通，所述原料腔内的原料升华产生的原料气通过气相传输通道传输至所述长晶腔内长晶；

除料机构，所述除料机构将所述原料腔内长晶过程中产生的废料转移至所述废料腔。

可选地，还包括加热机构，所述加热机构套设在所述原料腔外侧，用于加热所述原料腔。

可选地，长晶腔内设置有籽晶，反应腔内原料升华得到的原料气通过气相传输通道传输至籽晶处开始长晶。

可选地，所述原料腔的顶部开口与所述废料腔的顶部开口连通，所述除料机构将所述废料经过所述原料腔的顶部开口和所述废料腔的顶部开口转移至所述废料腔。

可选地，所述原料腔套设在所述废料腔的外围；或

所述废料腔套设在所述原料腔的外围。

可选地，所述反应腔由反应腔内筒和反应腔外筒形成，所述反应腔外筒套设于所述反应腔内筒外侧；和

所述反应腔外筒与所述反应腔内筒之间形成所述原料腔，所述反应腔内筒形成所述废料腔；或所述反应腔外筒与所述反应腔内筒之间形成所述废料腔，所述反应腔内筒形成所述原料腔。

可选地，反应腔外筒11直径与反应腔内筒12直径的比值为1.5-3:1，优选为2:1。