[实用新型]一种PVT法生长SiC用的单晶炉测温结构

说明书

本专利涉及半导体材料SiC单晶生长领域，具体公开了一种PVT法生长SiC用的单晶炉测温结构，所述单晶炉包括用坩埚围成的晶体生长用晶体生长室，配置于生长室室内顶部的石墨盘，和在所述晶体生长室外围的保温层，所述测温结构包括所述石墨盘中心设置通孔，通孔上镶嵌盖片形成的测温窗，以及设置于石墨盘上方保温层内和所述测温窗垂直贯穿的测温孔，使得测量温度的红外线能够穿过保温层和石墨盘，直接测量SiC晶体生长室内的温度，从而减小了生长温度的测量误差，使得PVT方法生长SiC单晶时的温度控制更精确，生长出的碳化硅单晶晶体缺陷密度降低。

技术领域

本专利涉及半导体材料SiC单晶生长领域，具体涉及一种PVT法生长SiC用的单晶炉测温结构。

背景技术

半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质，凭借这种特性，可以用来制作半导体器件。第一、二代半导体（如硅和砷化镓等）在材料领域的迅速发展使得光电子和微电子也随之快速成长，但是他们在物理和化学性质上却具有一定的局限性，这限制了材料在器件上的应用上限。随着科技进步，半导体材料被赋予了更高的要求，它希望新型的半导体材料能够耐高温，同时还具有大的功率、频率及其他一些物理化学性质，所以，第三代半导体材料如碳化硅（SiC）便得到了人们的关注。SiC可以适应更苛刻的应用环境，如高磁场，腐蚀性，高温，高功率，高频率等。这些性能使得SiC半导体材料应用范围更广泛。

世界上生长SiC体单晶的主要方法是采用物理气相传输法(亦称为“PVT”法)。该方法的基本原理是将SiC粉源和籽晶放在一个准密闭的坩埚里, 籽晶固定在温度较低的坩埚顶部, 粉源置于温度较高的坩埚底部, 在低压高温下SiC粉源升华分解产生气态物质, 在由生长源与籽晶之间存在的温度梯度而形成的压力梯度的驱动下, 这些气态物质自然输运到低温的籽晶位置, 并由于超饱和度的产生而结晶生长。合理的热场分布是SiC晶体生长的关键。

由于晶体生长时坩埚处于2000℃以上的高温以及自身的准密闭性,截至目前,还没有一个有效的方法可直接测量粉源、晶体生长面的温度和坩埚内的温度分布。通常的做法是通过测量一定深度的坩埚盖及底部上的两个测温盲孔的温度来间接地了解、推算坩埚内的温度, 这种方法难以精确调节和控制坩埚内的温度及分布，径向温度梯度和轴向温度梯度是影响SiC晶体生长的两个关键工艺参数。径向温度梯度决定了气相组分沿径向的过饱和度分布, 是晶体直径扩大的驱动力, 并影响晶体生长界面形状和异晶型成核, 也会导致晶体内部产生热应力从而诱导缺陷产生，因此改进测温结构对生长优质SiC晶体十分必要。

实用新型内容

面对现有技术中存在无法精准测量单晶炉温度的问题，本实用新型提供一种PVT法生长SiC用的单晶炉测温结构，以解决相关的技术问题，所述技术方案如下：

一种PVT法生长SiC用的单晶炉测温结构，所述单晶炉包括用坩埚围成的晶体生长用晶体生长室，配置于生长室室内顶部的石墨盘，和在所述晶体生长室外围的保温层，所述测温结构包括所述石墨盘中心设置通孔，通孔上镶嵌盖片形成的测温窗，以及设置于石墨盘上方保温层内和所述测温窗垂直贯穿的测温孔，使得测量温度的红外线能够穿过保温层和石墨盘，直接测量SiC晶体生长室内的温度。

进一步地，所述盖片由熔点不低于2200℃可透过红外线的耐高温材料制成。

进一步地，所述可透过红外线的耐高温材料为莫桑石或金刚石。

进一步地，所述盖片镶嵌于靠近保温层一侧。

进一步地，所述测温窗的面积小于所述测温孔的面积。

进一步地，所述测温窗的面积不小于所使用的测温器发出的红外线光斑面积。