[发明专利]碳化硅晶体的生长装置及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅晶体的生长装置，其特征在于，包括坩埚、安装有籽晶的籽晶座(1)、石墨过滤板(2)、搅拌装置(3)、顶部加热器(4)和底部加热器(5)，所述籽晶座(1)、所述石墨过滤板(2)和所述搅拌装置(3)均位于所述坩埚内，其中所述籽晶座(1)固定于所述坩埚的顶部，且籽晶向下设置，所述石墨过滤板(2)位于所述坩埚的中间位置，并将所述坩埚分为上半部和下半部，所述搅拌装置(3)位于所述下半部，所述顶部加热器(4)和所述底部加热器(5)均设置于所述坩埚外，利用所述搅拌装置对碳化硅原料进行间歇性搅拌。

2.如权利要求1所述的生长装置，其特征在于，

所述石墨过滤板(2)设有多个通气孔，所述通气孔的孔径为200μm～800μm，所述通气孔密度为20～120ea/cm²。

3.如权利要求1所述的生长装置，其特征在于，

所述搅拌装置(3)包括转轴、截面为“冂”形的转盘(310)和叶片，所述转轴与所述转盘(310)的内顶壁固定，所述叶片设置于所述转盘(310)的外侧的底部，并与所述坩埚的底部平行，所述叶片为耙齿形或扇形。

4.如权利要求1所述的生长装置，其特征在于，

所述坩埚的内壁、所述搅拌装置(3)和所述石墨过滤板(2)的表面均附有不与碳化硅气相物反应的涂层。

5.一种碳化硅晶体的制备方法，其特征在于，所述制备方法使用如权利要求1-4任一所述的生长装置生长碳化硅，且包括以下步骤：

在所述坩埚内设置碳化硅粉末；

控制所述坩埚的腔内的压力以及顶部和底部的温度条件，同时利用所述搅拌装置(3)对碳化硅粉末进行间歇性搅拌，使碳化硅粉末的组分气化，并穿过所述石墨过滤板(2)在籽晶表面重新长晶。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，长晶的步骤包括：

控制腔内压力至0.1-80Torr，提升底部加热器至1900-2400℃，并调整顶部加热器较底部加热器的温度低100-300℃，形成气相物输送所需的温度梯度，搅拌装置的转速为3-15rpm，搅拌的间隔时间为2-20min。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，设置碳化硅粉末的步骤包括；

向所述坩埚内加入高纯度硅粉和碳粉，形成混合原料粉；

对混合原料粉进行除杂；

利用除杂后的混合原料粉合成碳化硅粉末。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，对混合原料粉除杂的步骤包括：

对所述坩埚抽真空，使其保持4.5×10^-2-5.5×10^-2mTorr的真空度1-2小时；然后通入惰性气体使坩埚内的压力达到500～1000Torr，且温度升至1300-1400℃，同时对混合原料粉进行搅拌，以去除杂质，搅拌转速为5-20rpm，搅拌时间为5-20min。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，合成碳化硅粉末的步骤包括：

再次抽真空，使坩埚内的真空度达到4.5×10^-2-5.5×10^-2mTorr以下，然后通入惰性气体使坩埚内的压力达到300～800Torr，且温度升至1600-1800℃，保持3-8小时。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加入高纯度硅粉和碳粉的步骤中，高纯度硅粉和碳粉的放入比例为0.9:1～1.3:1。