[发明专利]一种碳化硅蒸汽制备装置

说明书

本发明涉及一种碳化硅蒸汽制备装置，包括进料机构、分离机构和气相输运机构；进料机构设置在分离机构的上端，气相输运机构设置在分离机构的侧部。进料机构包括料槽、台柱、盖板和激光模块；料槽和台柱配合形成进料通道。本发明通过进料通道进行投料，通过脉冲激光束对投料照射，使得源料快速升华出气相物质，形成碳化硅蒸汽，之后通过载气输送并沿石墨通道输送至晶锭生长装置。本发明通过载气对气相物质进行输运，而暂未升华的源料掉落回收槽，进而实现固气分离，因为加热升华的加热点固定，而源料连续替换，源料不会发生石墨陶瓷化的现象。而未被完全利用的源料经过简单的除碳处理即可重新利用，源料的综合利用率更高。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶锭生长设备技术领域，尤其涉及一种碳化硅蒸汽制备装置。

背景技术

目前碳化硅单晶锭主要量产技术为籽晶升华法，也被称为物理气相输运生长法PVT。籽晶升华法是在真空环境下，对碳化硅源料加热，使碳化硅源料升华为气相物质，碳化硅源料升华的主要气相物质是Si、Si₂C、SC₂。之后载气把气相物质输运到籽晶位置上以凝固的方式生长单晶锭。晶锭生长过程中，长时间使用高纯度的载气如氩Ar或氦He。碳化硅源料放置在石墨坩埚内，一般是通过射频感应或电阻加热至2300-2400℃，籽晶温度设定在比蒸发源温度低约100℃，这样使得升华的碳化硅SiC物质可以在籽晶结晶，如图1所示。

生长温度在2300-2400℃时，从碳化硅源料输运到籽晶的主要物质是Si、C、SiC、Si₂C、SiC₂。由于碳化硅SiC源料中硅Si的优先蒸发，使得在升华法生长过程中，发生源料的石墨化。同时在源料中富碳颗粒与石墨颗粒陶瓷体会发生绕结，并形成由底部向上并朝纵轴向上汇聚的孔道，底部生成的气相组成分沿着这些孔道向气相区输运。生长源料是没办法充份的利用，生长时间越长，源料石墨化会越重，陶瓷颗粒加大，并把纵轴向上汇聚的孔道堵塞，使底部生成的气相物质成分无法向上输运。源料石墨陶瓷化会造成源料气相物质枯竭，晶锭生速率在很大程度上受限制，同时还使得籽晶升华法难以制备大尺寸碳化硅单晶锭。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅蒸汽制备装置，其能够杜绝生长源料发生石墨陶瓷化现象。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种碳化硅蒸汽制备装置，其包括进料机构、分离机构和气相输运机构；所述进料机构设置在分离机构的上端，所述气相输运机构设置在分离机构的侧部；

所述进料机构包括料槽、台柱、盖板和激光模块；所述料槽和台柱配合形成一横截面为新月状、截面大小自上而下递减且倾斜的进料通道；所述盖板可拆卸地封堵进料通道上端的进料口；所述激光模块发射的激光照射到进料通道下端的出料孔；

所述分离机构包括封闭的腔体，所述出料孔连通该腔体；所述腔体的一侧设有用于通载气的若干进气口，腔体相对的另一侧设有出气口，腔体的底部设有回收槽；

所述气相输运机构包括石墨通道以及对石墨通道加热的加热部件；所述石墨通道与出气口连通。

优选地，所述料槽的底面低于台柱的底面形成错位的出料孔，台柱的底部边角设为圆角。

优选地，所述进料机构还包括用于对所述进料通道产生振动的超声波振荡机。

优选地，所述盖板上设有一连通进料通道的用于通载气的第一进气孔。

优选地，所述台柱上设有贯穿其的通气管，该通气管用于通载气，通气管的出口靠近所述出料孔设置；所述通气管的进口设置在立柱的侧边或顶面，通气管设置在立柱的顶面时，所述盖板还封盖立柱的顶部，在盖板上设有与通气管配合的第二进气孔。

优选地，所述料槽与盖板通过法兰连接。

优选地，所述台柱的下端设有用于固定激光模块的沟槽。