[实用新型]一种碳化硅粉料合成装置

说明书

本实用新型提供了一种碳化硅粉料合成装置，涉及半导体材料制备领域。本碳化硅粉料合成装置包括坩埚、输送组件和气体供应装置，坩埚包括坩埚腔体和设置于坩埚腔体开口处的盖体；输送组件设置于坩埚腔体内远离盖体的一侧，输送组件包括隔板和输送管，隔板将坩埚腔体沿轴向分隔为第一腔室和第二腔室，输送管连接于隔板并设置在第二腔室内，第一腔室和第二腔室之间通过输送管相连通；气体供应装置与坩埚腔体远离盖体的一端相连，用于向第一腔室供应保护气体。本碳化硅粉料合成装置易于拆卸组装，可根据实际生产需要进行调节，减少了反应过程中杂质的污染，提升了合成碳化硅粉料的纯度。

技术领域

本实用新型涉及半导体材料制备领域，具体而言，涉及一种碳化硅粉料合成装置。

背景技术

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。高纯碳化硅单晶是制备高频、大功率微波器件的首选材料，但由于高纯半绝缘碳化硅单晶对晶体纯度要求极高，故而单晶制备技术难度大，目前其制备技术仅有少数地方掌握。高纯半绝缘碳化硅单晶纯度的主要技术难点是高纯碳化硅原料的制备。由于合成碳化硅原料中的硅粉和碳粉中含有较高浓度的杂质，以致在合成的碳化硅粉料及后续使用粉料生长的碳化硅单晶中不可避免的引入了一定浓度的杂质，从而影响到所生长单晶的纯度，成为高纯半绝缘碳化硅单晶制备过程中最大的技术壁垒之一。

目前碳化硅粉料制备主要使用高温自蔓延合成法实现。这种方法利用高温给予反应物初始发热，使其开始产生化学反应；随着反应进行，未反应的物质在反应放热的条件下继续完成化学反应。然而此种方法所使用的硅粉中通常含有较高含量的杂质元素，其在后续合成过程中会参与到反应中，造成粉料中杂质浓度偏高；并且，硅粉的低熔点限制了合成反应前的高温提纯处理，造成生长环境中的杂质无法去除；此外，自蔓延方法通常需添加额外的辅助反应剂才能维持进行，不可避免的造成外来杂质的污染。

经发明人研究发现，以上因素会导致合成的碳化硅粉料中具有较高浓度的杂质元素存在，从而影响到后续高纯半绝缘碳化硅单晶的制备。

实用新型内容

本实用新型提供了一种碳化硅粉料合成装置和碳化硅粉料合成炉，通过在坩埚上设置通气孔，将保护气体通入通气孔后经输送组件送入第二腔室，在第二腔室内合成碳化硅粉料，通过本碳化硅粉料合成装置合成碳化硅粉料，减少了外来杂质的污染，且易于拆卸组装，可根据实际生产需要进行调节，提升了合成粉料的纯度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种碳化硅粉料合成装置，包括：

坩埚，坩埚包括坩埚腔体和设置于坩埚腔体开口处的盖体；

输送组件，输送组件设置于坩埚腔体内远离盖体的一侧，输送组件包括隔板和输送管，隔板将坩埚腔体沿轴向分隔为第一腔室和第二腔室，输送管连接于隔板并设置在第二腔室内，第一腔室和第二腔室之间通过输送管相连通；

气体供应装置，气体供应装置与坩埚腔体远离盖体的一端相连，用于向第一腔室供应保护气体。

在可选的实施方式中，输送组件还包括支撑件，支撑件沿第一腔室的侧壁设置且与隔板抵接。

在可选的实施方式中，支撑件为环形体。

在可选的实施方式中，隔板表面包覆有金属碳化物层。

在可选的实施方式中，金属碳化物层包括钽、铪、铌、钛、锆、钨和钒中至少一种的碳化物。

在可选的实施方式中，输送管包括多个可拆卸连接的管段，每个管段均设置有多个排气孔。

在可选的实施方式中，其中两个相邻的管段通过螺纹结构或者榫卯结构连接。

在可选的实施方式中，管段为石墨材质，管段的孔隙率为30％-70％。