[发明专利]具有在线监测功能的晶体生长装置

说明书

公开了一种具有在线监测功能的晶体生长装置，包括：生长坩埚，其上具有至少两个检测窗口，所述检测窗口通过阀门密封；透明密封腔，罩在所述检测窗口上在所述阀门打开时使所述生长坩埚处于密闭状态；光谱仪，位于所述生长坩埚外，其中光谱仪发射器对准所述至少两个检测口中的一个，光谱仪接收器对准所述至少两个检测口中的另一个；和/或XRD衍射仪，位于所述生长坩埚外，其中XRD发射器对准所述至少两个检测口中的一个，XRD接收器对准所述至少两个检测口中的另一个；和/或质谱仪，其探头位于所述生长坩埚内；和/或检测所述生长坩埚侧壁温度的测温仪。本发明装置可以在晶体生长过程中对元素、物质、晶格等与缺陷直接相关的信息进行监测。

技术领域

本公开涉及具有在线监测功能的晶体生长装置，可用于碳化硅生长的监控。

背景技术

碳化硅作为第三代半导体材料具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度、化学性能稳定、高硬度、抗磨损等特点，使得它在军用和航天领域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值，成为当今最受关注的新型半导体材料。

建立在碳化硅基础上的整个产业和技术的发展，离不开高质量的碳化硅晶片。目前，碳化硅晶体材料的制备方法有“溶液生长法”、“升华再结晶”法、“改进升华”法、外延生长法。“升华再结晶”法是把碳化硅晶体颗粒置于石墨坩埚内，在Ar气氛中升温到2500℃以上进行热解升华，并将其输送到低温处进行有序再结晶成为高纯的碳化硅单晶体。不管是溶液生长，还是气相生长，都涉及到下面4个现象：1、物质的对流及扩散输运；2、温度场的分布；3、杂质的扩散及输运；4、点缺陷、线缺陷、面缺陷的生成。

碳化硅晶体的缺陷主要包括微管、位错、层错、多型性、异质包裹物、小角度晶界和平面六方空洞等。这些晶体缺陷的存在主要有以下两方面的原因：籽晶自身缺陷在晶体生长过程中进一步的延伸；单晶生长过程中由于偏离化学计量比而形成缺陷。由于一种缺陷的存在会诱发其他缺陷产生，因此对这些缺陷进行研究并且在晶体生长过程中进行有效控制，对提高碳化硅晶体质量非常重要。同时，在目前碳化硅生长过程中存在非常严重的现象为碳化现象，且其形成机理不是很明确，因此，结合多种检测手段监测碳化硅生长过程的演变细节十分重要。在碳化硅生长设备中集成测量仪难度较大，原因在于碳化硅生长炉内部温度在碳化硅晶体处的温度为2500度，并温度成梯度递减，各类监测设备与生长炉集成具有很大挑战。

发明内容

本发明提供一种具有在线监测功能的晶体生长装置，有效监测晶体生长过程。

根据本发明实施例的一方面，提供一种晶体生长装置，包括：

生长坩埚，其上具有至少两个检测窗口，所述检测窗口通过阀门密封；

透明密封腔，罩在所述检测窗口上在所述阀门打开时使所述生长坩埚处于密闭状态；

光谱仪，位于所述生长坩埚外，其中光谱仪发射器对准所述至少两个检测口中的一个，光谱仪接收器对准所述至少两个检测口中的另一个；和/或

XRD衍射仪，位于所述生长坩埚外，其中XRD发射器对准所述至少两个检测口中的一个，XRD接收器对准所述至少两个检测口中的另一个；和/或

质谱仪，其探头位于所述生长坩埚内。

在上述的晶体生长装置，还包括检测所述生长坩埚侧壁温度的测温仪。

在上述的晶体生长装置，所述测温仪位于垂直升降装置上。

本发明的具有在线监测功能的晶体生长装置可以在晶体生长过程中对元素、物质、晶格等与缺陷直接相关的信息进行监测。本发明的晶体生长装置可以在晶体生长过程中，减小位错密度、降低堆积层错，减少微管的形成，实现低缺陷晶体生长。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。