[发明专利]一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的装置

说明书

本发明提供了一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的装置，该装置中设置有位于碳化硅原料表面和内部的多个阻隔盘，该多个阻隔盘中部分阻隔盘的中心区域设置有通孔，部分阻隔盘的边缘区域设置有通孔，这些阻隔盘的设置一方面可阻挡和过滤生长气流中的硅碳颗粒和杂质颗粒，防止夹杂颗粒直接传输至生长界面；另外由于气流在碳化硅原料中曲线贯穿，可以促进原料蒸发分解，从而缓解了生长气流的富硅或富碳程度，减少了晶体中的夹杂硅碳颗粒包裹物，可以获得高质量的碳化硅单晶。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，更具体地说，涉及一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的装置。

背景技术

碳化硅(SiC)单晶作为第三代半导体材料的代表之一，具有禁带宽度大、器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大、热导率高、化学稳定性好等优良特性，已成为射频电子和功能器件等优选衬底材料。

国际上目前常用的SiC单晶生长方法为物理气相传输法(又称为PVT法)，碳化硅粉料在石墨件形成密闭环境的高温区蒸发，在低温区的籽晶面结晶。由于生长过程中杂质颗粒极易被蒸发出来，且碳化硅粉料由于高温逐渐碳化，而边缘位置原料碳化程度最严重，传输至籽晶面的气流中会混入杂质颗粒，导致碳化硅单晶中形成夹杂包裹物和位错等缺陷。

目前减少包裹物的方法主要有两种，其一是在碳化硅原料和籽晶之间放置多孔片或在坩埚边缘位置放置隔档，但是这一方法不能很好的兼顾阻隔边缘和中心包裹物；其二是通过在碳化硅原料中补充碳源和硅源平衡体系中的硅碳比例，但是这一方法不能除去杂质颗粒引起的包裹物，且比较难控制加入的碳源或硅源比例。

那么，如何提供一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的装置，技术方案如下：

一种生长低夹杂包裹物碳化硅单晶的装置，所述装置包括：坩埚、坩埚盖以及多个阻隔盘；

所述坩埚用于盛放预设厚度的碳化硅原料，所述坩埚盖上固定有籽晶，且在所述坩埚盖和所述坩埚盖合后，所述籽晶位于所述坩埚内部；

多个所述阻隔盘位于所述碳化硅原料的表面和内部，且在第一方向上依次间隔设置；所述阻隔盘包括中心区域和包围所述中心区域的边缘区域，多个所述阻隔盘包括第一阻隔盘和第二阻隔盘，所述第一阻隔盘的中心区域设置有通孔，所述第二阻隔盘的边缘区域设置有通孔；

其中，所述第一方向垂直于所述坩埚的底部，且由所述底部指向所述坩埚盖。

优选的，在上述装置中，所述阻隔盘的表面附着有金属化合物。

优选的，在上述装置中，在所述第一方向上当两个所述第一阻隔盘相邻设置时，远离所述底部的第一阻隔盘的边缘区域的宽度为D1，临近所述底部的第一阻隔盘的边缘区域的宽度为D2；

其中，D1＞D2。

优选的，在上述装置中，在所述第一方向上当第一阻隔盘和第二阻隔盘相邻设置时，所述第一阻隔盘的边缘区域在所述底部上的正投影与所述第二阻隔盘的中心区域在所述底部上的正投影有交叠。

优选的，在上述装置中，在所述第一方向上，任意两个相邻的阻隔盘中，远离所述底部的阻隔盘上通孔的孔径为R1，临近所述底部的阻隔盘上通孔的孔径为R2；

其中，R1＜R2。

优选的，在上述装置中，位于所述碳化硅原料表面上的阻隔盘为第一阻隔盘。

优选的，在上述装置中，位于所述碳化硅原料表面上的第一阻隔盘的中心区域在所述底部上的正投影与所述籽晶在所述底部上的正投影重合。

优选的，在上述装置中，多个所述阻隔盘包括：三个第一阻隔盘和一个第二阻隔盘；