[实用新型]一种PVT法碳化硅单晶生长装置

说明书

本申请涉及一种PVT法碳化硅单晶生长装置，包括一石墨坩埚，在石墨坩埚上设有一密封相连的坩埚盖，在石墨坩埚内设有一与石墨坩埚底部内壁固连的垂直布置的第一石墨棒，在石墨坩埚内设有原料部，所述第一石墨棒伸出原料部设置，在原料部的上方设有气相部，一传动轴穿出第一石墨棒设置，并在传动轴上设有一风扇，所述风扇设在气相部内。本申请使到达上部籽晶附近的Si_mC_n不管是在组分还是温度分布上都非常均匀；得到表面均匀且无小片多型的高质量SiC晶体；本申请增加组分从原料到籽晶表面的的驱动力，加入的风扇，能够加速晶体的生长。

技术领域：

本申请属于晶体生长领域，具体涉及一种PVT法碳化硅单晶生长装置。

背景技术：

目前SiC单晶生长方法应用最广泛的是PVT技术，其采用石墨坩埚作为反应容器，采用SiC晶片作为籽晶，在石墨坩埚内装有SiC粉末作为生长原料，籽晶被固定在石墨坩埚顶部。通过控制坩埚内的生长温度、压力，生长原料分解成气相组分Si_mC_n后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下输运到籽晶处结晶生长SiC晶体，坩埚内的温度场对晶体的生长速率起决定性作用。

现有技术中利用PVT法生长碳化硅单晶容易产生区域性小片多型等晶体缺陷，这是由于原料填装不均匀和石墨件组装不居中等方面导致原料分布不均匀，或者因为坩埚内径向传热不均匀导致热场分布不均匀，都使得气相组分分布不均匀，籽晶表面径向各方向各组分浓度不同，最终造成晶体表面不均匀或者小片多型的产生。由于在SiC单晶生长中会产生碳组分，晶体生长中碳包裹物的数量会影响晶体的质量。在产业化生产时，SiC单晶的生长速率对于产品的效益是很重要的因素，如何提高SiC单晶的生长速率，现有技术中没有得到很好的解决思路。

在JP05058774A中公开了一种碳化硅单晶生长装置，包括在坩埚底部固定设置有杆状石墨，将原料如SiC粉或一种SiC颗粒加入到坩埚中，在坩埚盖上固定有SiC籽晶，在坩埚中通入氩气，然后，通过高频率感应加热线圈加热坩埚和该杆状石墨，SiC晶体得以生长并形成碳化硅单晶。该申请通过杆状石墨的设置使得坩埚内的温场分布得到改良，但是居中的石墨棒不能改变径向温场分布不均匀的问题，也就不能使气相组分在籽晶表面分布均匀。

在CN106894079A中公开了一种单晶硅锭的生长装置，主要涉及单晶炉用热场，主要包括：石墨坩埚、加热器、上下保温筒、支撑环、保温罩、导流筒、坩埚托盘、坩埚支撑轴和底盘保温层，其中石墨坩埚内装有石英坩埚；加热器连接石墨电极，石墨电极连接炉体电极，电流通过电极传到加热器，并利用电流穿过加热器所产生的热量，达到熔融多晶硅和持续提供热量的作用；所述保温筒、保温罩和底盘保温层都是保温材料，主要起为热场保温、减低功耗的作用。该发明通过优化石墨坩埚的结构、加热器结构和调整保温材料，来改善单晶炉的保温效果，改善热场分布，从而降低能耗；并且可以增加石墨坩埚、加热器等部件的重复使用率，降低生产成本。但是，该发明没有改变坩埚内部的气相部的热场分布，没改善径向温场分布不均匀的问题，也就不能使坩埚内气相组分在籽晶表面分布均匀。

在CN206244923U中公开了一种封闭的SiC单晶生长装置，包括：坩埚、带气孔的阻隔件、吸收层籽晶，其中：阻隔件设置在坩埚的上部，其上端与设有籽晶的凸台连接，下端与所述坩埚的侧壁连接，从而能将坩埚内的生长腔室分为晶体生长区与过剩气体吸收区，其中，晶体生长区的上部凸台上设有籽晶，所述过剩气体吸收区的坩埚内壁上固定有所述吸收层籽晶，所述阻隔件上设有多个气孔，用于使过剩气体通过所述气孔进入所述过剩气体吸收区，并通过控制生长腔室的热场分布，使过剩气体在吸收层籽晶上通过凝结快速生长SiC，从而保持生长腔室中的生长条件不发生变化，提高了SiC单晶的生长质量。该发明是为了保证生长腔室中的内部环境不变化，并没有改善径向温场分布不均匀的问题，也不能使气相组分在籽晶表面分布均匀。