[发明专利]一种晶体生长室及利用其制备碳化硅的方法

权利要求书

1.一种利用晶体生长室制备碳化硅晶体的方法，其特征在于，该晶体生长室包括：

坩埚，所述坩埚为筒状，且所述坩埚为一顶部开口的容置空腔，所述容置空腔用于放置原料；

坩埚盖，设置于所述容置空腔上方，且所述坩埚盖上贯通开设有通道；

保温毡，置于所述坩埚及坩埚盖的四周，且所述保温毡上开设有测厚孔，所述测厚孔与所述通道连通，所述通道在晶体生长时保持贯通状态，所述测厚孔在晶体生长时自贯通状态变化至封闭状态；

腔体，所述腔体套装于所述保温毡外侧；

加热源，设置于所述腔体外侧或者腔体的内侧；

所述通道为圆柱型或者圆台型，所述通道为圆柱型时，所述通道的横截面直径为1-5mm；所述通道为圆台型时，所述通道的最小处直径为1-5mm，所述通道的最大处直径为1-10mm；

所述测厚孔为圆柱型或者圆台型，所述测厚孔为圆柱型时，所述测厚孔的横截面直径为1-10mm；所述测厚孔为圆台型时，所述测厚孔的最小处直径为1-5mm，所述通道的最大处直径为1-10mm；

所述通道的顶部直径不大于所述测厚孔的底部直径；

具体步骤如下：

步骤S1：将预处理好的碳化硅原料放入晶体生长室的坩埚内，将预处理好的籽晶放入晶体生长室的坩埚盖内侧，并将带有测厚孔的保温毡置于坩埚、坩埚盖外侧，最后放置于腔体内；

步骤S2：对腔体内进行升温和降压操作，使得温度和压力达到长晶所需的初始工艺参数后，进行碳化硅长晶；

步骤S3: 对保温毡的测厚孔进行实时监测，并计算得出碳化硅的生长数据，具体步骤为：

步骤S301:对所述测厚孔处进行图像采集，并分析出测厚孔横截面的结晶面积占整个测厚孔开孔的平均截面积的实时百分比A；

步骤S302：将步骤S301中的实时百分比A代入公式：h=α*A*D2/D1*T/P中，得出碳化硅晶体的实时生长厚度h，其中T为实时温度，P为实时压力；通孔平均直径为D1,测厚孔的平均直径为D2,其中α为经验常数，范围为1.5mm*Pa/℃-5.1mm*Pa/℃；

步骤S303：每隔固定时间段Δt，根据实时生长厚度h，计算出该时间段的生长厚度增量Δh，带入v=Δh/Δt中计算得出固定时间段内的平均生长速率v；

或者具体步骤为：

步骤S301:对所述测厚孔处进行图像采集，并分析出测厚孔横截面的结晶面积占整个测厚孔开孔的平均截面积的实时百分比A；

步骤S302：将步骤S301中的实时百分比A代入公式：h=α*A*D2/D1*T/P中，得出碳化硅晶体的实时生长厚度h，其中T为实时温度，P为实时压力；通孔平均直径为D1,测厚孔的平均直径为D2,其中α为经验常数，范围为1.5mm*Pa/℃-5.1mm*Pa/℃；

步骤S303：将步骤S302中的实时生长厚度h带入公式：D=2*h*tan（θ）+D0，其中θ为扩径生长的角度，D0为晶体初始的直径，即籽晶的直径；D为晶体的实时生长直径；

步骤S4：将步骤S3中碳化硅的生长数据与预定的生长数据进行比较，然后对碳化硅长晶的工艺参数进行调整；

步骤S5：重复步骤S3-S4，直至坩埚盖上的测厚孔完全封闭后，对腔体进行降温和充气，当腔体内的温度降到室温，压力达到大气压力时，即可打开腔体，取出生长的碳化硅晶体，完成长晶操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4调整的具体步骤如下：所述预定的生长数据为预定的生长速率，当晶体的平均生长速率低于预定的生长速率时，按照1-5℃/min的速率对腔体进行升温，或者按照10-20Pa/h的速率对腔体进行降压；

当晶体的平均生长速率高于预定的生长速率时，按照1-5℃/min的速率对腔体进行降温，或者按照10-20Pa/h的速率对腔体进行升压；

当晶体的平均生长速率与预定的生长速率相同时，维持腔体内的温度和压力。