一種優質碳化硅晶體生長裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于晶體生長技術領域，具體涉及一種基于物理氣相運輸技術的優質碳化硅單晶生長裝置。
【背景技術】
[0002]碳化硅半導體是一種化合物半導體，也是繼第一代元素半導體材料(硅)和第二代化合物半導體材料(砷化鎵，磷化鎵，磷化銦等)之后發展起來的第三代寬帶隙半導體材料的代表。與前兩代半導體材料相比，碳化硅具有寬帶隙、高熱導率、高臨界擊穿電場、高載流子飽和漂移速度以及極好的化學穩定性等特點，因此非常適合用于高溫、大功率電子器件領域。
[0003]碳化硅晶體的合成技術至今已經有100多年的歷史。目前普遍采用的物理氣相沉積法(也叫升華法或改進的Lely法)是由前蘇聯科學家Tairov和Tsvetkov于1978年在Lely法的基礎上進行了改進，采用籽晶來控制晶體生長的構型，解決的Lely法自發成核生長的問題，可得到單一構型的碳化硅單晶。目前物理氣相沉積法已被證實是能夠生長大尺寸碳化硅單晶最有效的標準方法。
[0004]物理氣相沉積法一般采用中頻感應加熱方式，碳化硅晶體生長室由石墨坩禍蓋和石墨坩禍體組成。坩禍蓋的作用是放置籽晶，坩禍體的作用是放置粉料，然而現有技術中由于感應線圈的不完全軸對稱導致石墨坩禍產生的晶體生長溫場不完全軸對稱，從而產生不對稱晶體生長，造成晶格的基底面位錯和穿透刃位錯，最終影響晶體生長質量，這種生長過程中所產生的巨大數量的位錯和缺陷，致使碳化硅晶體的質量一直以來都低于其他傳統半導體材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服上述現有技術中的問題，提供一種優質碳化硅單晶生長裝置，有效的解決溫場不均勻對稱對晶體質量的影響，減少晶體生長過程中基底面位錯和穿透刃位錯的產生，大大提高晶體的質量。
[0006]本發明是通過如下的技術方案予以實現的:
一種優質碳化硅單晶生長裝置，包括石英管、晶體生長室、旋轉托盤和感應線圈，所述石英管內部設有晶體生長室和旋轉托盤，所述旋轉托盤包括水平板與豎直桿，所述的豎直桿與水平板中心連接，形成一種“T”型結構，所述晶體生長室置于旋轉托盤的水平板上，所述晶體生長室與旋轉托盤的豎直桿同軸設置，所述的豎直桿外部自上而下依次設有真空密封傳動裝置和旋轉馬達，所述的晶體生長室包括坩禍蓋和坩禍體，所述坩禍蓋與坩禍體配合使用，所述晶體生長室外部設有感應線圈，所述的感應線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上，所述感應線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度Θ，所述Θ為70 ~ 85°。
[0007]上述一種優質碳化硅單晶生長裝置，其中，所述坩禍蓋和坩禍體均為石墨材質。
[0008]本發明的有益效果為: 碳化硅晶體的異晶型有200余種，不同晶型之間的轉化能量只有3電子伏特左右，能量相差很小，實際的晶體生長過程中微弱的溫場不軸對稱都會對晶型的穩定性產生影響，同時溫場的非軸對稱也會對晶體生長過程中的基底面位錯和穿透刃位錯的產生有重大的影響。
[0009]本發明通過將晶體生長室，即坩禍蓋和坩禍體放置在以籽晶和粉料為中軸的旋轉托盤上，在晶體生長過程中旋轉馬達以每分鐘10 ~ 300轉的速度，按同一方向勻速旋轉，通過真空密封傳動裝置控制旋轉托盤帶動晶體生長室繞中心軸勻速旋轉，使石墨坩禍組成的碳化硅晶體生長室處在均勻的軸對稱的溫場中，有效的解決了現有技術中感應線圈造成晶體生長室的溫場不均勻對稱對晶體質量的影響，有效的減少晶體生長過程中基底面位錯和穿透刃位錯的產生，大大提高了晶體的質量，使晶體內位錯數量可減少高達一個數量級。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0012]一種優質碳化硅單晶生長裝置，包括石英管4、晶體生長室8、旋轉托盤3和感應線圈5，所述石英管4內部設有晶體生長室8和旋轉托盤3，所述旋轉托盤3包括水平板2與豎直桿1，所述豎直桿I與水平板2中心連接，形成一種“T”型結構，所述晶體生長室8置于旋轉托盤3的水平板2上，所述晶體生長室8與旋轉托盤3的豎直桿I同軸設置，所述的豎直桿I外部自上而下依次設有真空密封傳動裝置13和旋轉馬達12，所述的晶體生長室8包括坩禍蓋7和坩禍體6，所述坩禍蓋7和坩禍體6均為石墨材質，所述坩禍蓋7與坩禍體6配合使用，所述晶體生長室8外部設有感應線圈5，所述感應線圈5呈螺旋狀纏繞在石英管4外壁上，所述感應線圈5與石英管4外壁呈一定傾斜角度Θ，所述Θ為70 ~ 85°。
[0013]籽晶9以豎直桿I的中心軸11為對稱軸對稱放置在坩禍蓋7上，粉料10以豎直桿I的中心軸11為對稱軸對稱放置在坩禍體6內，在晶體生長過程中，旋轉馬達12以每分鐘10 ~ 300轉的速度，按同一方向勻速旋轉，通過真空密封傳動裝置13控制旋轉托盤3帶動晶體生長室8繞中心軸11勻速旋轉，有效的解決了溫場不均勻對稱對晶體質量的影響，有效的減少了晶體生長過程中基底面位錯和穿透刃位錯的產生，大大提高了晶體的質量，使晶體內位錯數量可減少高達一個數量級。
[0014]上述僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種優質碳化硅單晶生長裝置，其特征為，包括石英管、晶體生長室、旋轉托盤和感應線圈，所述石英管內部設有晶體生長室和旋轉托盤，所述旋轉托盤包括水平板與豎直桿，所述的豎直桿與水平板中心連接，形成一種“T”型結構，所述晶體生長室置于旋轉托盤的水平板上，所述晶體生長室與旋轉托盤的豎直桿同軸設置，所述的豎直桿外部自上而下依次設有真空密封傳動裝置和旋轉馬達，所述的晶體生長室包括坩禍蓋和坩禍體，所述坩禍蓋與坩禍體配合使用，所述晶體生長室外部設有感應線圈，所述的感應線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上，所述感應線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度Θ，所述Θ為70 ~ 85°。2.如權利要求1所述的一種優質碳化硅單晶生長裝置，其特征為，所述坩禍蓋和坩禍體均為石墨材質。
【專利摘要】本發明涉及一種優質碳化硅單晶生長裝置，包括石英管、晶體生長室、旋轉托盤和感應線圈，石英管內部設有晶體生長室和旋轉托盤，旋轉托盤包括水平板與豎直桿，豎直桿與水平板中心連接，形成一種“T”型結構，晶體生長室置于水平板上，晶體生長室與豎直桿同軸設置，豎直桿外部設有真空密封傳動裝置和旋轉馬達，晶體生長室包括坩堝蓋和坩堝體，晶體生長室外部設有感應線圈，感應線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上，感應線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度θ；通過旋轉托盤帶動晶體生長室的繞中心軸勻速旋轉，抵消感應線圈的非軸對稱對晶體生長造成的負面影響，以減少晶體生長位錯，提高晶體生長質量。
【IPC分類】C30B29/36, C30B23/00
【公開號】CN105040103
【申請號】CN201510355710
【發明人】董明東, 劉欣宇, 林琳
【申請人】江蘇艾科勒科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日