[发明专利]一种适用于生长大厚度SiC单晶的装置及方法

说明书

本发明涉及PVT法生长碳化硅领域，公开了一种适用于生长大厚度SiC单晶的装置及方法，所述装置包括外坩埚、内坩埚，所述外坩埚套在内坩埚外部，且与上部连接件连接；所述上部连接件上端与电机连接；所述外坩埚外设置上部感应线圈，所述内坩埚外设置下部感应线圈，所述上部感应线圈与电机连接，所述上部、下部感应线圈分别接于不同电源。本发明解决了现有技术中感应加热原理导致生长后期热场温度梯度不足，达不到生长需求的问题。

技术领域

本发明属于PVT法生长碳化硅领域，尤其涉及一种适用于生长大厚度SiC单晶的装置及方法。

背景技术

物理气相输送法(PVT)是宽禁带半导体材料的主流制备方法。但是，目前由于热场以及原料承载装置的问题导致晶体质量不佳，生长不够均匀，厚度达不到市场需求等问题，并且由于感应加热原理导致生长后期热场温度梯度不足，达不到生长需求等现象。

发明内容

为解决现有技术中由于热场以及原料承载装置的问题导致晶体质量不佳，生长不够均匀的问题，本发明提供了一种适用于生长大厚度SiC单晶的装置及方法。

本发明的技术方案：一种适用于生长大厚度SiC单晶的装置，所述装置包括外坩埚、内坩埚，所述外坩埚套在内坩埚外部，且与上部连接件连接；所述上部连接件上端与电机连接；所述外坩埚外设置上部感应线圈，所述内坩埚外设置下部感应线圈，所述上部感应线圈与电机连接，所述上部、下部感应线圈分别接于不同电源。

所述外坩埚与上部连接件螺纹连接。

另一方面，本发明提供一种适用于生长大厚度SiC单晶的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、原料放入内坩埚中，籽晶粘贴到外坩埚的坩埚盖上，将外坩埚套在内坩埚外部；

步骤二、调节上部、下部感应线圈高度，将整个热场位于线圈，下部线圈位于原料区域，上部感应线圈位于生长腔；

步骤三、上部、下部感应线圈逐步加热，下部感应线圈控制原料区域温度达到2200-2350℃，上部感应线圈控制籽晶区域温度达到2000-2100℃；

步骤四、开始长晶，使外坩埚上升，上部感应线圈整体逐渐上移，保持晶体生长界面温度稳定，同时逐步降低下部感应线圈功率，保持原料区域温度恒定；

步骤五、生长阶段结束后，逐步降低线圈加热功率，内、外坩埚进入降温阶段；

步骤六、自然冷却后，取出晶体。

所述步骤四外坩埚上升的速度为120-180μm/h。

所述长晶时间为30-40h。

本发明的有益效果：

本发明提供的晶体生长装置能够使晶体生长期间通过上部连接件控制外坩埚上移，进而控制晶体生长界面上移，上移速度与晶体生长速度保持一致，进而保持晶体生长稳定性，以免导致后期晶体生长过后，温度梯度不足等现象；线圈采用分体式线圈，两个电源进行控制，可以更加精准控制生长温度，更加便捷的与晶体上移进行配合。

另一方面，本发明采用内外坩埚配合使用，气体生长腔在内坩埚中，外坩埚没有接触到生长气体，进而可以有效避免生长气体对坩埚的损耗，进而不会影响坩埚加热效率，使坩埚更加稳定。本发明所述方法简便易行，解决了现有技术中感应加热原理导致生长后期热场温度梯度不足，达不到生长需求的问题。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

符号说明：

1.上部连接件；2.石英管；3.籽晶；4.外坩埚；5.内坩埚；6.碳化硅原料；7.下部支撑件；8.上部感应线圈；9.下部感应线圈。

具体实施方式