[发明专利]大尺寸碳化硅单晶板的制备装置

说明书

本发明公开了一种大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，涉及半导体材料制备装置技术领域。所述装置通过助溶剂导模法制备大尺寸碳化硅单晶板，并设计了一种SiC/Cr导电模具，SiC/Cr导模模具将熔体以界面张力吸引至毛细方孔结构中，通过毛细方孔结构加热进一步提高碳的溶解度，碳化硅晶体在毛细方孔结构中的熔体中进行定向生长，同时SiC/Cr导模不断溶解向熔体中提供Si原子及C原子，碳化硅晶体侧面有水冷装置用以提高碳化硅晶体的界面生长稳定性，在碳化硅晶体生长出部分通过温度梯度迁移消除夹杂缺陷，具有成本低，制备的碳化硅晶体尺寸大，且质量高等优点。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备装置技术领域，尤其涉及一种大尺寸碳化硅单晶板的制备装置。

背景技术

碳化硅作为第三代宽带隙半导体材料，由于其热导率高，电子饱和迁移速率高，击穿电场高及禁带宽度大等特点，成为高压、高频制备大功率器件的优选材料之一，使其广泛应用于通信领域，弥补了传统半导体材料器件不足，成为下一代网络通信重点半导体材料，因此中国、美国、日本、欧洲先后制订了相应的研究规划，以促进其发展。另外碳化硅晶体还是优异的光学材料，是衡量一个国家光学系统研制水平的标志。碳化硅晶体的制备方法主要为物理气相沉积法和助溶剂法来制备，其中物理气相沉积法较为成熟，但是制造成本高，效率低。助溶剂法由于受到生长尺寸、缺陷及多晶化等原因的影响目前尚未形成成熟的技术途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种成本低、生长尺寸大的碳化硅单晶板的制备装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种大尺寸碳化硅单晶板的制备装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体内的下侧设置有坩埚支撑，所述坩埚支撑内设置有坩埚，所述坩埚支撑的外侧设置有主加热器，所述坩埚内设置有SiC/Cr导电模具，所述SiC/Cr导电模具的上侧设置有冷却装置，所述冷却装置的上侧设置有碳化硅单晶板，所述碳化硅单晶板的上端设置有提拉杆，所述提拉杆的上端延伸至所述炉体外，所述冷却装置的上侧设置有助熔金属迁移低温加热器和助熔金属迁移高温加热器，所述冷却装置的中间以及所述低温加热器与所述高温加热器之间形成所述碳化硅单晶板的提拉通道，初始时，所述坩埚内的Si-Cr-C熔体通过所述SiC/Cr导电模具引入到所述碳化硅单晶板的下表面，使得所述Si-Cr-C熔体与所述碳化硅单晶板的下表面接触。

进一步的技术方案在于：所述SiC/Cr导电模具包括第一SiC/Cr导模块和第二SiC/Cr导模块，所述导模块上设置有连接螺钉安装槽，所述连接螺钉安装槽内设置有连接螺钉，第一辅助加热电极和第二辅助加热电极通过所述连接螺钉与所述导模块连接，所述第一SiC/Cr导模块与第二SiC/Cr导模块的中间具有间隔，所述第一SiC/Cr导模块与第二SiC/Cr导模块的前侧通过第一SiC/Cr导模夹块连接，所述第一SiC/Cr导模块与第二SiC/Cr导模块的后侧通过第二SiC/Cr导模夹块连接，所述辅助加热电极的外侧设置有辅助加热电极驱动装置，通过所述辅助加热电极驱动装置能够驱动所述第一SiC/Cr导模块和第二SiC/Cr导模块在所述导模夹块与所述导模夹块之间运动，所述第一SiC/Cr导模块、第二SiC/Cr导模块、第一SiC/Cr导模夹块以及第二SiC/Cr导模夹块之间围合成毛细方管结构，所述坩埚内的Si-Cr-C熔体通过所述毛细方管结构引入到所述碳化硅单晶板的下表面，使得所述Si-Cr-C熔体与所述碳化硅单晶板的下表面接触。

进一步的技术方案在于：所述冷却装置包括相关连通的冷却板，其中的一个冷却板上设置有循环注水管，另一个冷却板上设置有循环回水管，所述注水管以及所述回水管的外侧端部延伸至所述炉体外。

进一步的技术方案在于：所述低温加热器以及所述高温加热器的外侧分别设置有清理导向轮支撑板，所述支撑板的下侧设置有清理导向轮，所述清理导向轮之间的距离与所述碳化硅单晶板的厚度相等。

进一步的技术方案在于：所述清理导向轮的材质为陶瓷或者氮化硼，并与碳化硅单晶板接触，所述清理导向轮的直径大于冷却装置中冷却板的厚度。