[发明专利]一种判断籽晶接液水平度的装置及方法

说明书

本发明公开一种判断籽晶接液水平度的装置及方法，其中装置部分包括石墨坩埚、石墨籽晶托、石墨籽晶杆和碳化硅籽晶，将石墨籽晶托上的单个正极石墨电极和两个及以上负极石墨电极置于籽晶托边缘并按照旋转对称排布，使得多个电极处于同一水平面内，将籽晶下降至液面，位于籽晶托上的电极与溶液形成闭合回路电流，并通过外部电流表指针偏转情况来判断籽晶与溶液接触时的水平度，以确保生长界面处流动的稳定性与晶体的高质量生长，为后续的晶体质量分析提供依据。接液过程结束后，导线与石墨电极分离并提拉至生长腔中上部，避免对晶体生长过程产生电磁干扰。此外，石墨电极与导线可多次利用，有效地节约了工艺成本。

技术领域

本发明涉及碳化硅液相法制备技术领域，特别是涉及一种判断籽晶接液水平度的装置及方法。

背景技术

碳化硅是一种用于高功率、高频和高温领域的IV-IV族化合物和宽带隙半导体，在高端器件市场中表现出优异的固有特性。液相外延法是由溶解在硅溶剂中碳的过饱和驱动的，其能在更满足热力学平衡的条件下生长出具有超低位错密度的碳化硅单晶晶锭。此外，溶液生长能通过添加铝元素实现高浓度的P型掺杂。

在溶液法中，石墨坩埚是进行反应的容器，并为长晶过程提供碳源，固体硅在高温下转变为熔融物，熔融硅与石墨坩埚壁接触使碳溶解于熔融物中，在长晶过程中，籽晶处属于低温区，坩埚底属于高温区，碳在高温中的溶解度要高于在低温中的溶解度，坩埚底部的碳在溶解于熔液后在温度梯度的驱动下流动到液面位置，熔液过饱和度驱动籽晶生长为碳化硅单晶晶锭。

液相法制备SiC单晶在长晶阶段需要将籽晶下降，使籽晶与液面接触。籽晶轴升降部分通常分成两段：与石墨籽晶托相连的部分为石墨籽晶杆，石墨籽晶杆顶端与不锈钢籽晶杆相连。然而，由两连接处的配合对加工精度要求极高，目前加工工艺难以达到，故易出现连接处水平度的偏差。一旦籽晶石墨托底面倾斜，伴随着长晶过程中籽晶的旋转，最终导致籽晶处的流动紊乱和生长表面粗糙，并产生多型、微管、溶剂夹杂物和贯穿位错等缺陷，对晶体质量产生了极大程度的危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种判断籽晶接液水平度的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够保证籽晶与溶液的高水平度接液，以确保生长界面处流动的稳定性与晶体的高质量生长。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种判断籽晶接液水平度的装置，包括

石墨坩埚，所述石墨坩埚内盛装有用于碳化硅单晶生长的熔融液；

石墨籽晶杆，所述石墨籽晶杆的顶部与不锈钢籽晶杆相连，所述石墨籽晶杆的底端位于所述石墨坩埚的生长腔内，所述石墨籽晶杆可沿所述石墨坩埚的生长腔上下移动；

石墨籽晶托，所述石墨籽晶杆的底部连接有所述石墨籽晶托，所述石墨籽晶托上设置有多个石墨电极；多个所述石墨电极包括单个正极石墨电极和两个及以上负极石墨电极，多个所述石墨电极置于所述石墨籽晶托的边缘并以石墨籽晶托的中心点旋转对称排布；每个所述石墨电极与电源连接的回路上均设置有电流表；

碳化硅籽晶，所述石墨籽晶托的底部粘接有所述碳化硅籽晶。

在其中一个实施例中，所述石墨坩埚的外层包裹有保温材料。

在其中一个实施例中，所述不锈钢籽晶杆通过上下法兰夹具与所述石墨籽晶杆相连接，所述不锈钢籽晶杆用于带动所述石墨籽晶杆沿所述石墨坩埚的生长腔上下移动。

在其中一个实施例中，所述不锈钢籽晶杆上配备有升降伺服电机，所述升降伺服电机用于带动所述不锈钢籽晶杆和石墨籽晶杆上下移动，位移传感器用于检测所述石墨籽晶杆的上下移动的位移量。

在其中一个实施例中，所述石墨籽晶杆的底部通过螺纹连接有所述石墨籽晶托。

在其中一个实施例中，所述石墨电极的底表面平齐于所述石墨籽晶托的底表面；所述石墨电极与石墨籽晶托之间有碳化硅电绝缘涂层。