[发明专利]长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置及合成方法

权利要求书

1.一种长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述装置包括：

碳源坩埚，用于盛放碳源；

硅源坩埚，用于盛放硅源，所述硅源坩埚与所述碳源坩埚并列设置；

合成坩埚，所述合成坩埚内部限定形成密封的腔体，所述合成坩埚位于所述碳源坩埚和所述硅源坩埚的上方，所述碳源坩埚和所述硅源坩埚分别通过导流管一和导流管二与所述腔体连通；

反应器，所述反应器固定于所述腔体的顶部，所述反应器上开设有多个合成孔，所述合成孔内设有诱发结晶的多晶碳化硅颗粒，所述碳源和所述硅源升华的碳源蒸气和硅源蒸气被从下而上的通入的惰性气体携带，并分别通过所述导流管一和导流管二进入到所述腔体内，在所述合成孔内反应结晶，合成所述碳化硅合成粉。

2.根据权利要求1所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述反应器包括多个从内到外孔径逐渐增大的套筒，多个所述套筒同轴设置，每个所述套筒的侧壁周向均匀开设有多个合成孔。

3.根据权利要求2所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述合成孔贯穿所述套筒的内侧壁和外侧壁，所述合成孔呈阵列设置，或者，

所述合成孔为盲孔，多个所述合成孔均匀开设于所述套筒的外侧壁和/或内侧壁上。

4.根据权利要求2所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述反应器的中心处还设有中心柱，所述中心柱与位于最内侧的所述套筒之间留有间隙，所述中心柱的侧壁上均匀开设有所述合成孔。

5.根据权利要求4所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述中心柱的外侧沿周向等间隔固定多个连接杆，多个所述连接杆从内到外依次穿过并固定多个所述套筒。

6.根据权利要求1所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述反应器的顶部固定连接支撑杆，所述支撑杆与所述腔体的顶部固定连接；

所述支撑杆的上部穿出所述合成坩埚的顶壁，且所述支撑杆伸出所述合成坩埚的一端与旋转提升机构连接。

7.根据权利要求1所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，还包括混流装置，所述混流装置用于混合碳源蒸气、硅源蒸气和惰性气体，所述混流装置水平固定于所述腔体的下部，所述混流装置不少于一个，所述合成坩埚的底部开设有进气口一和进气口二，所述进气口一和所述进气口二分别与导流管一和导流管二一体连接。

8.根据权利要求7所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述混流装置包括从上到下平行设置的上挡板、分流板和下挡板，所述上挡板和下挡板与所述合成坩埚的内侧壁密封连接，所述分流板的上下表面分别通过支撑柱固定在所述上挡板和所述下挡板上，所述下挡板的中心处开设有进气口三，所述上挡板的中心处开设有出气口，所述分流板的四周与所述腔体的侧壁之间留有间隙，惰性气体分别携带着碳源蒸汽与硅源蒸汽从进气口三向上进入，被分流板阻挡后向四周分流，从分流板与内腔之间的间隙向上运动，再水平向中心汇聚，再从出气口流出。

9.根据权利要求7所述的长晶用高纯碳化硅合成粉的合成装置，其特征在于，所述腔体在所述混流装置的上方安装有导流板，所述导流板上均匀开设有多个导流孔。

10.一种长晶用高纯碳化硅合成粉的合成方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的合成装置，所述合成方法包括如下步骤：

准备阶段：碳源与硅源粉料分别放在碳源坩埚和硅源坩埚中，碳源坩埚和硅源坩埚分别与导流管一和导流管二连接与密封，将反应器的每个套筒及中心柱的合成孔内粘接碳化硅多晶小颗粒后，完成反应器的组装，将反应器安装于合成坩埚内的支撑杆上，将整个装置置于生长设备炉内，调节气压，开始加热，通入惰性气体；

升华：通过升温工艺，碳源与硅源升华并由惰性气体作为载气通过导流管一和导流管二进入合成坩埚内进行合成；

合成：合成前期，支撑杆转速为5-10rpm，上升速率为0.1-0.15mm/h，合成后期，降低旋转速率为5-8rpm，提高上升速度为0.1-0.2mm/h，碳化硅多晶长满合成孔。