[实用新型]一种碳化硅单晶的制备装置

说明书

本申请公开了一种碳化硅单晶的制备装置及其应用，属于单晶的制备领域。该碳化硅单晶的制备装置，其包括加热单元、保温结构和坩埚，所述坩埚包括上部坩埚和下部坩埚，所述上部坩埚的坩埚盖内侧面设置籽晶；所述加热单元包括电阻加热体组和感应加热线圈；和所述电阻加热体组直接加热所述上部坩埚，所述感应加热线圈感应加热所述下部坩埚。该制备装置加热单元和保温结构的设置方式，方便控制坩埚不同高度即不同的长晶区域的温度，从而严格调控坩埚内热场的轴向温度梯度和径向温度梯度，从而提高长晶质量。

技术领域

本申请涉及一种碳化硅单晶的制备装置，属于单晶的制备领域。

背景技术

碳化硅是继硅、砷化镓之后的第三代宽禁带半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。高质量晶体是半导体和信息产业发展的基石，它的制备水平制约了下游器件的制备与性能。尽管近几年物理气象传输法(PVT)生长碳化硅晶体取得了长足的进步，但其生长晶体的稳定性仍需要进一步研究。比如保温和坩埚损耗造成其使用次数的下降和长晶稳定性的波动。并且碳化硅晶体尺寸的扩大能大幅降低功率器件、电子电力器件的成本。

目前所应用的坩埚大部分与原料直接接触，造成坩埚被侵蚀，降低寿命增加成本，降低长晶的稳定性，并且其造成的石墨化会影响晶体质量。特别是大尺寸碳化硅(6-8英寸)晶体的生长，更需要长晶的稳定性。任何一点波动都可能导致晶体缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种碳化硅单晶的制备装置，该制备装置该制备装置加热单元和保温结构的设置方式，方便控制坩埚不同高度即不同的长晶区域的温度，从而严格调控坩埚内热场的轴向温度梯度和径向温度梯度，从而提高长晶质量。该制备装置制得的碳化硅单晶的质量高，缺陷少，尤其是可以制得高质量的6-12寸的碳化硅单晶。

根据本申请的一个方面，提供了一种碳化硅单晶的制备装置，该碳化硅单晶的制备装置，所述坩埚包括上部坩埚和下部坩埚，所述上部坩埚的坩埚盖内侧面设置籽晶；所述加热单元包括电阻加热体组和感应加热线圈；和所述电阻加热体组直接加热所述上部坩埚，所述感应加热线圈感应加热所述下部坩埚。

所述加热单元包括电阻加热体组和感应加热线圈；和

所述电阻加热体组直接加热所述上部坩埚，所述感应加热线圈感应加热所述下部坩埚。

可选地，所述保温结构包括保温侧壁，所述电阻加热体组设置在所述上部坩埚与所述保温侧壁之间，所述保温侧壁设置在所述感应线圈和所述下部坩埚之间。

可选地，所述上部坩埚对应的上部保温侧壁沿籽晶至原料的方向设置多个侧部测温孔。

可选地，所述多个侧部测温孔包括沿自籽晶至原料的方向均匀设置的第一测温孔至第n测温孔，所述n不小于2；

所述第n测温孔到所述籽晶的第一距离为30-200mm；

所述装料桶升降时，原料区的顶面相对于所述籽晶的第二距离为20-200mm。

优选地，所述第一距离大于第二距离。

可选地，所述电阻加热体组中的每个电阻加热体对应的所述保温侧壁设置至少一个侧部测温孔。

可选地，所述保温结构还包括保温顶壁，所述坩埚顶部的保温顶壁设置顶部测温孔。

可选地，所述侧部测温孔的孔径不大于20mm，所述顶部测温孔的孔径不大于70mm。进一步地，所述侧部测温孔的孔径为3～15mm。更进一步地，所述侧部测温孔的孔径为5mm。