[发明专利]一种长晶装置及其应用

说明书

本申请涉及一种用于长晶的装置，属于晶体生长设备领域。该长晶装置包括：坩埚，所述坩埚内相对设置用于装载原料的装料部和籽晶，所述装料部包括至少一个气体出口，所述装料部可通过调节机构向籽晶方向往复移动；加热装置，通过感应加热方式加热坩埚使得升华原料从气体出口流出后气相传输至籽晶表面长晶；以及保温结构，所述坩埚设置在保温结构腔内，用于控制坩埚散热。该长晶装置可精确自动控制装料部在热场中的位置，长晶环境稳定，生长的晶体的质量高，可充分挥发长晶原料，提高了长晶原料的利用率，节约了生产成本。

技术领域

本申请涉及一种用于长晶装置，属于晶体生长设备领域。

背景技术

碳化硅作为一种新型半导体材料，具有高耐压、假损耗、高导热率、低漏电流等优异的性能。被普遍认为是替代硅基功率器件最理想的新型半导体器件。物理气相传输法(Physical Vapor Transport-PVT)是用于生长碳化硅晶体的常用方法，该方法将碳化硅籽晶设置在石墨坩埚盖上或顶端，石墨坩埚内装有作为生长原料的碳化硅粉末，控制生长温度使得生长原料分解成气相组分后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下输运到籽晶处结晶生长碳化硅晶体。

中国专利申请CN 1069299123A提供了一种分体式碳化硅晶体生长用坩埚，包括：用于盛放SiC晶体生长用原料的原料腔；相对移动地嵌套于所述原料腔的上部以形成晶体结晶区域的生长腔，所述生长在具备生长室、和设于所述生长室的顶壁上的籽晶托；所述生长室的侧壁形成为由内桶与外桶构成的双层结构。该发明申请中的分体坩埚是移动主体坩埚的装料腔室，该分体坩埚的设置方式的晶体生长环境稳定性差，影响长晶质量，并且该分体坩埚内的升华原料易进入嵌套部分的缝隙处冷却后易造成堵塞，使得坩埚移动的稳定性、精确度和灵活性差，进而影响生长晶体的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种长晶装置，该长晶装置不移动籽晶和坩埚，在坩埚内设置可移动的装料部，还可以在装料部上设置盖部，稳定晶体生长环境，提高长晶的质量，可充分挥发长晶原料，提高了长晶原料的利用率，节约生产成本。

根据本申请的一个方面，提供了一种长晶装置，该长晶装置包括：坩埚，所述坩埚内设置用于装载原料的装料部和籽晶，所述装料部包括至少一个气体出口，所述装料部可通过调节机构向籽晶方向往复移动；

加热装置，用于加热坩埚使得升华原料从气体出口流出后气相传输至籽晶表面长晶；以及

保温结构，所述坩埚设置在保温结构腔内，用于控制坩埚散热。

可选地，所述籽晶和装料部相对设置。

可选地，所述装料部包括装料主体和设置在其开口上方的盖部，所述盖部与装料主体形成所述气体出口。

优选地，所述盖部向所述装料主体开口方向的投影面积大于所述装料主体开口的面积。

优选地，所述装料主体为装料桶。

可选地，所述盖部包括盖本体和支撑件，所述支撑件设置在盖本体与装料主体之间。

优选地，所述支撑件与所述盖本体和/或所述装料主体可拆卸的连接。

优选地，所述支撑件包括第一端和第二端，所述第一端与所述盖本体固定连接，所述装料主体与所述第二端可拆卸的连接。

优选地，所述支撑件的第二端插接在所述装料主体开口的壁部顶端面的凹槽内。

优选地，所述支撑件包括至少2个分别垂直设置于所述盖本体和所述装料主体的支撑杆。

可选地，所述至少部分升华原料从气体出口流出的方向为第一方向，所述第一方向与所述籽晶的轴线具有小于90℃的第一夹角α。更优选地，所述第一夹角α为0-60℃。