[实用新型]一种高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置

说明书

本实用新型公开了一种高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置，包括坩埚、坩埚盖、碳毡保温层、感应线圈，碳毡保温层包覆所述坩埚，所述感应线圈围绕碳毡保温层设置，所述坩埚盖内侧中心形成表面粘合有籽晶的凸台，所述凸台上环绕套设有一夹套，所述凸台侧壁开设有通气孔和排气孔，所述坩埚盖外侧连接气管，气管与通气孔和排气孔连通，所述夹套由左夹套和右夹套组成，所述左夹套和右夹套通过插销固定连接，所述左夹套和右夹套上分布有导气孔。本实用新型带有导气孔的夹套在生长前除杂时通入氩气气流阻挡了杂质颗粒，避免杂质颗粒附着在籽晶上，导致各种位错缺陷增多，在生长时起到导流作用，使得到达边缘的蒸气沿着导气孔导出，避免边缘多晶。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备制造领域，具体为一种高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置。

背景技术

碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，尤其高纯半绝缘的碳化硅将应用于手机5G通信。

目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，已经被证明是生长SiC晶体最成熟的方法。其应用在生长高纯半绝缘的碳化硅晶体时是将高纯的SiC粉料加热到2200～2500℃，在惰性气氛的保护下，使其升华到冷端籽晶上，结晶成为块状晶体。过程不仅需要建立一个合适的温场，形成稳定的气相SiC从高温到低温的输运流，又使得气相SiC可以在籽晶上形成良好的生长界面生长。同时要避免杂质掺入，将背景杂质浓度控制在5x1017cm3，并通过退火工艺增加本征点缺陷来补偿浅受主和浅施主能级差，生长中的一个除杂方法是生长前，通过抽真空后通入惰性气体Ar2至600-800mbar，在升温至1950-2050℃使原料及坩埚中的背景杂质B、N、Al等升华，但是这个温度足以使得其他杂质及颗粒升华甚至硅、碳颗粒升华，将有可能附着在籽晶上造成晶体生长缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有效避免杂质颗粒附着在籽晶上，导致各种位错缺陷增多，避免边缘多晶的高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置，包括坩埚、坩埚盖、碳毡保温层、感应线圈，所述坩埚盖位于顶部封闭所述坩埚，所述坩埚内放置有碳化硅粉末，所述碳毡保温层包覆所述坩埚的周围、顶部、底部，所述感应线圈围绕碳毡保温层设置，所述坩埚盖内侧中心形成有圆柱形凸台，所述凸台表面粘合有籽晶，所述凸台上环绕套设有一夹套，所述凸台外侧壁对应所述夹套开设有相适配的夹套卡槽，所述凸台侧壁夹套卡槽下端开设有通气孔，夹套卡槽上端开设有排气孔，所述坩埚盖外侧连接气管，所述气管与通气孔和排气孔连通，所述夹套由左夹套和右夹套组成，所述左夹套和右夹套通过插销固定连接，所述左夹套和右夹套上分布有导气孔。

优选的，所述圆柱形凸台的高度为所述坩埚盖的0.5-1.5倍，直径为所述坩埚盖的0.3-0.6倍。

优选的，所述碳毡保温层与感应线圈之间套设有一石英筒。

优选的，所述碳毡保温层设有1-4层，每层厚度为5-10mm。

优选的，所述排气孔设置在夹套卡槽与坩埚盖顶部之间的中心位置，环绕凸台分布12-36个。

优选的，所述左夹套和右夹套为相互配合的两个半圆，所述左夹套和右夹套的连接端上对应插销开设有插销槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型在贴籽晶的凸台外套设一个带有导气孔的夹套，在生长前除杂时通入惰性气体氩气，氩气气流阻挡了杂质颗粒，避免杂质颗粒附着在籽晶上，导致晶体生长过程中碳包裹物、微观、及各种位错缺陷增多。