[发明专利]碳化硅晶体生长装置及其生长方法、碳化硅晶锭

说明书

本发明提供了一种碳化硅晶体生长装置及其生长方法、碳化硅晶锭，该碳化硅晶体生长装置包括石墨坩埚和加热装置，石墨坩埚包括呈上大下小圆台状的坩埚本体，所述坩埚本体包括具有开口的容纳腔；所述加热装置可上下移动的设置在所述坩埚本体外部。该碳化硅晶体生长装置采用外形呈上大下小圆台状的石墨坩埚，相对于直立结构坩埚其能够改变坩埚本体内部晶体生长的温度场，有利于生长形状平整的大尺寸高质量碳化硅晶锭，同时更加节约碳化硅晶体生长原料，而且加热装置可以相对于坩埚上下移动，能够进一步有利于晶锭长度的增加。

技术领域

本发明涉及电子工业和半导体材料技术领域，具体涉及一种碳化硅晶体生长装置及其生长方法、碳化硅晶锭。

背景技术

作为第三代宽禁带半导体材料，碳化硅(SiC)由于其自身优异的性能一直是人们研究的热点。SiC具有优越的物理化学性质，是制作大功率、高温、高频、抗辐照等器件的理想衬底材料，在电力电子、交通运输、清洁能源、国防军事等领域具有广阔的应用前景。

物理气相传输法(PVT)是目前世界上公认的生长碳化硅单晶最成熟的方法，该技术生长的碳化硅单晶已经在很多国家实现了商业化量产。该方法是通过电磁感应线圈对石墨坩埚加热，生长原料(碳化硅粉体)在石墨坩埚中高温下通过升华分解并在温度梯度的驱动下向低温区移动，最终在石墨坩埚的籽晶上形核成晶，生长成碳化硅晶体。在实际的晶体生长中，靠近籽晶生长界面的温度场中间温度低，四周温度高，因此，在晶体生长结束后往往会形成中间凸起，四周多晶的碳化硅晶锭。

但是上述这种晶锭在加工时会造成大量的浪费，特别是在生长大尺寸碳化硅晶体时，由于温度场的分布不均，这种现象更加的明显。因此，如何改善坩埚内部的温度场，优化晶体生长方法对于碳化硅晶体生长具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳化硅晶体生长装置及其生长方法、碳化硅晶锭，该碳化硅晶体生长装置采用外形呈上大下小圆台状的石墨坩埚，相对于直立结构坩埚其能够改变坩埚本体内部晶体生长的温度场，有利于生长形状平整的大尺寸高质量碳化硅晶锭，同时更加节约碳化硅晶体生长原料，而且加热装置可以相对于坩埚上下移动，能够进一步有利于晶锭长度的增加，以解决现有技术的碳化硅晶体生长装置中坩埚内部温度场分布不均，易生成中间凸起且四周多晶的碳化硅晶锭的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种碳化硅晶体生长装置。

该碳化硅晶体生长装置包括：

石墨坩埚，包括呈上大下小圆台状的坩埚本体，所述坩埚本体包括具有开口的容纳腔；

加热装置，所述加热装置可上下移动的设置在所述坩埚本体外部。

进一步的，所述坩埚本体的外侧壁与所述坩埚本体底部所在水平面的夹角α为75～80°。

进一步的，所述坩埚本体开口处的内径为175～185mm。

进一步的，所述石墨坩埚还包括坩埚盖，所述坩埚盖盖设在所述坩埚本体的开口处。

进一步的，所述坩埚盖朝向容纳腔的一侧设置有碳化硅籽晶。

进一步的，所述加热装置包括电磁感应线圈，所述电磁感应线圈环绕所述坩埚本体设置。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种碳化硅晶体的生长方法。

该碳化硅晶体的生长方法是利用上述的碳化硅晶体生长装置，包括以下步骤：

将碳化硅晶体生长原料放置于坩埚本体内；

调整加热装置，并升温至晶体生长温度；

生长开始，并在晶体生长过程中调整加热装置按一定速率向下移动；

生长结束，得到碳化硅晶锭。