[发明专利]4H-SiC晶体生长设备及方法

说明书

本发明提供一种4H‑SiC晶体生长设备及方法，所述4H‑SiC晶体生长设备包括：晶体生长炉；石墨坩埚，位于所述晶体生长炉内；碳源及硅源供给系统，包括气体源及输气管；所述输气管一端与所述气体源相连接，另一端自所述晶体生长炉的顶部延伸至所述石墨坩埚内的碳源及硅源上方；加热器，位于所述晶体生长炉内，且位于所述石墨坩埚的外围。通过增设碳源及硅源供给系统，可以在4H‑SiC晶体生长过程中为其提供充足的碳源及硅源补给；同时，由于补充的碳源及硅源以SiC的形式形成于碳源及硅源溶液的表面，不会对碳源及硅源溶液的温度造成不良影响，生长的4H‑SiC晶体中不会产生缺陷。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及4H-SiC晶体生长设备及方法。

背景技术

在现有技术中，4H-SiC晶体的生长方法主要有TSM(Traveling Solvent Method，移动溶剂法)、SCT(Slow Cooling Technique，降温法)、VLS(Vapor Liquid Solid，气液固生长法)及TSSG(Top Seeded Solution Growth，顶部籽晶体拉法)。

TSSG法生长4H-SiC晶体的设备如图1所示，包括晶体生长炉10；支撑架11，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述晶体生长炉10的底部；石墨坩埚12，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述支撑架11的顶部；基座15，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述石墨坩埚12的外围；隔热层16，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述基座15的外围；加热器17，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述隔热层16的外围。使用上述设备采用TSSG法生长4H-SiC时，将籽晶13置于所述石墨坩埚12的底部，并将碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，使用所述加热器17加热使得所述碳源及硅源14熔化为液体，当温度适合时，4H-SiC晶体在所述籽晶13的表面形成。采用上述设备采用TSSG法进行4H-SiC晶体生长的过程中，由于所述碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，石墨坩埚12可以提供4H-SiC晶体生长所需的碳源，使得碳源在4H-SiC晶体生长的过程中得以持续供应，但4H-SiC晶体生长所需的硅源非常有限，随着4H-SiC晶体的生长硅源会出现缺乏从而影响晶体的生长。

针对上述设备存在的问题，一种改进设备如图2所示，图2中所示的设备在图1中的设备的基础上增设了碳源及硅源补充容器18，所述碳源及硅源补充容器18放置有补充碳源及硅源19，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述碳源及硅源补充容器18持续向所述石墨坩埚12中加入所述补充碳源及硅源19，以确保所述4H-SiC晶体生长所需的碳源及硅源。但如图2所示的设备中增设提供所述补充碳源及硅源19的碳源及硅源补充容器18之后，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述补充碳源及硅源19的持续加入会使得所述石墨坩埚12中的熔化的所述碳源及硅源14的温度降低，从而使得生长的4H-SiC晶体中产生缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种4H-SiC晶体生长设备及方法，用于解决现有技术中的4H-SiC晶体生长设备无法持续补充4H-SiC晶体生长所需的硅源的问题，以及4H-SiC晶体生长过程中向石墨坩埚中持续加入补充碳源及硅源而导致的晶体生长所需的碳源及硅源溶液降低，从而使得生长的4H-SiC晶体内存在缺陷的问题。

为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种4H-SiC晶体生长设备，所述4H-SiC晶体生长设备包括：

晶体生长炉；

石墨坩埚，位于所述晶体生长炉内；所述石墨坩埚适于放置4H-SiC晶体生长所需的碳源及硅源；

碳源及硅源供给系统，包括气体源及输气管；所述输气管一端与所述气体源相连接，另一端自所述晶体生长炉的顶部延伸至所述石墨坩埚内的碳源及硅源上方；所述碳源及硅源供给系统适于在晶体生长过程中向所述晶体生长炉内通入碳源气体及硅源气体，以在所述碳源及硅源表面形成SiC；