[实用新型]一种碳化硅单晶的生长装置

说明书

本实用新型提供了一种碳化硅单晶的生长装置，包括:长晶炉、第一坩埚、第二坩埚和旋转升降机构，所述长晶炉内部形成炉体腔室；所述第一坩埚底部分布有多个第一通孔；所述第二坩埚顶部分布有多个与第一通孔贯通的第二通孔，所述第二坩埚位于第一坩埚的下方，所述第一坩埚和第一坩埚均设置于所述炉体腔室中；所述旋转升降机构与第一坩埚和/或第二坩埚连接。本实用新型将第一坩埚底部开有多个第一通孔，第二坩埚顶部开有多个第二通孔，可以灵活控制第一通孔和第二通孔处于对齐相通状态，使第二坩埚中的富硅气相向籽晶方向输送，可以弥补第一坩埚内生长气氛中的硅碳比失衡的缺陷，解决硅碳比失衡问题，避免晶体生长过程中包裹体等缺陷的形成。

技术领域

本实用新型涉及一种碳化硅单晶的生长装置，属于晶体生长的技术领域。

背景技术

碳化硅(SiC)单晶具有高导热率、高击穿电压、载流子迁移率极高、化学稳定性很高等优良的半导体物理性质，可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。

碳化硅(SiC)单晶具有高导热率、高击穿电压、载流子迁移率极高、化学稳定性很高等优良的半导体物理性质，可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。

PVT法生长碳化硅单晶的生长过程是在密闭的石墨坩埚中进行，因此在高温下生长环境处于富碳气氛下。晶体生长初期，由于硅组分的蒸气分压较高，因此晶体生长界面处于硅组分和碳组分相对平衡的状态。随着晶体生长的进行，碳化硅原料中的硅组分不断地升华减少，硅的流失将逐渐严重，粉料逐渐碳化，导致生长腔室内的气相成分逐渐失衡成为富碳状态。在富碳的生长环境下，晶体生长的前沿界面会有碳的富集并形成碳包裹体缺陷。包裹体缺陷会诱生微管、位错、层错等缺陷，严重影响碳化硅单晶质量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种碳化硅单晶的生长装置，通过上下设置的第一坩埚和第二坩埚，第一坩埚底部开设的多个第一通孔，第二坩埚顶部开设的多个第二通孔，可以灵活地控制补充的硅气氛流量，有效地抑制了各种包裹体的形成，提高碳化硅单晶的质量。

本申请采用的技术方案如下：

本申请提供了一种碳化硅单晶的生长装置，所述生长装置包括:

长晶炉，所述长晶炉内部形成炉体腔室；

第一坩埚，所述第一坩埚底部分布有多个第一通孔；

第二坩埚，所述第二坩埚顶部分布有多个与第一通孔贯通的第二通孔，所述第二坩埚位于第一坩埚的下方，所述第一坩埚和第一坩埚均设置于所述炉体腔室中；

旋转升降机构，所述旋转升降机构与第一坩埚和/或第二坩埚连接。

进一步的，所述多个第一通孔对称分布于所述第一坩埚的底部，所述多个第二通孔对称分布于所述第二坩埚的顶部。

进一步的，所述第一通孔的截面形状选自圆形、正方形、长方形、菱形、椭圆形和多边形中的一种，所述第二通孔的截面形状选自圆形、正方形、长方形、菱形、椭圆形和多边形中的一种。

进一步的，所述多个第一通孔的开孔面积为第一坩埚底部面积的6～36％，所述多个第二通孔的开孔面积为第二坩埚顶部面积的6～36％。

进一步的，所述第一通孔的尺寸与第二通孔的尺寸相同，所述第一通孔的数量与第二通孔的数量相同。

进一步的，所述第一坩埚的底部侧壁径向向内凹陷形成凸起，第二坩埚的顶部向上延伸形成与凸起匹配的凹槽。