[发明专利]一种高质量碳化硅晶体及其生长方法和装置

权利要求书

1.一种晶体生长方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)组装：将装填原料的坩埚安装籽晶单元后，移至密闭的容纳腔内；

2)长晶阶段：控制所述容纳腔内的长晶条件，调节第一冷却水的温度为8-16℃，流量为18-54mL/s，即制得所述晶体；

其中，所述容纳腔由包括冷却套管的组件形成，所述冷却套管包括第一冷却管和第二冷却管，所述第一冷却管套设在所述第二冷却管内部，并相互配合以形成用于通入第一冷却水的第一夹层，所述第一夹层的厚度沿所述坩埚底部至开口方向线性增加。

2.根据权利要求1所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第一冷却水的温度为12℃，流量为36mL/s；和/或

所述第一冷却管具有圆柱形管体，所述第二冷却管具有倒圆锥台管体，所述第一夹层的最大厚度与最小厚度之比为1.5-4.5：1；和/或

所述坩埚内径与所述第一冷却管的内径之比为1：2.5-5。

3.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第一夹层的最大厚度与最小厚度之比为2.6：1；和/或

所述坩埚内径与所述第一冷却管的内径之比为1：3.6。

4.根据权利要求1所述的晶体生长方法，其特征在于，步骤2)包括第一长晶阶段和第二长晶阶段，所述第一长晶阶段的压力为300-500mbar，温度为1500℃-1700℃，并持续2-4h；

所述第二长晶阶段的压力为20-60mbar，温度为2000-2400℃，并持续不少于28h；和/或

所述第一长晶阶段和所述第二长晶阶段之间还包括过渡阶段，所述过渡阶段持续1.5-2.5h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的晶体生长方法，其特征在于，所述冷却套管还包括第三冷却管，所述第三冷却管套设在所述第二冷却管的外部，并相互配合以形成用于通入第二冷却水的第二夹层；

步骤2)中，调节第二冷却水的温度为24-34℃，流量为10-26mL/s；和/或

所述第一冷却管、第二冷却管、第三冷却管和坩埚共中心轴线设置。

6.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于，步骤2)中，调节第二冷却水的温度为29℃，流量为18mL/s。

7.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第一夹层的一端设置有第一进水口，另一端设置有第一出水口，以使所述第一冷却水从上至下流动；

所述第二夹层的一端设置有第二进水口，另一端设置有第二出水口，以使所述第二冷却水从下至上流动；和/或

所述第三冷却管具有圆柱形管体，所述第二夹层的厚度沿所述坩埚开口至坩埚底部方向线性增加，所述第一夹层的最大厚度与所述第二夹层的最大厚度之比为0.8-1.8：1。

8.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第一夹层的最大厚度与所述第二夹层的最大厚度之比为1.3：1。

9.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于，形成所述容纳腔的组件还包括法兰结构，所述法兰结构包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰、第二法兰和冷却套管相互配合，形成密闭的容纳腔；

所述第一法兰为靠近所述坩埚开口的空腔结构，所述空腔结构内设置有筒状分隔板，所述筒状分隔板与所述坩埚共中心轴线设置，所述筒状分隔板将所述空腔结构分隔成柱状的第一空腔结构和环形的第二空腔结构，所述第一空腔结构用于通入第三冷却水，所述第二空腔结构用于通入第四冷却水；

步骤2)中，所述第三冷却水的温度为7.5-15.5℃，流量为18-56mL/s；所述第四冷却水的温度为23.5-33.5℃，流量为10-26mL/s。

10.根据权利要求9所述的晶体生长方法，其特征在于，步骤2)中，所述第三冷却水的温度为11.5℃，流量为36mL/s；所述第四冷却水的温度为28.5℃，流量为18mL/s。