[发明专利]用于碳化硅单晶生长的坩埚盖、坩埚及单晶生长的方法

说明书

本发明涉及用于碳化硅单晶生长的坩埚盖、坩埚及单晶生长的方法，坩埚盖，包括盖体，所述盖体顶部设有空腔，所述空腔内设有调节体，所述调节体顶部设有提拉机构，所述提拉机构带动所述调节体运动。坩埚盖上设有空腔及调节体，在单晶生长阶段可以改变空腔的体积，进而来调节籽晶的径向及轴向温度梯度，从而实现调整晶体形貌，最终实现生长过程中对晶体应力的调节，抑制晶体早期相变，维持晶体稳定生长。使用本发明生长碳化硅晶体，能够实现不同阶段对保温的单独精确调节，减少了目前通用的单纯调整顶部保温毯带来的不稳定性，从而可以实现生长过程中温度梯度可控，进而实现对晶体外形的精确调节。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及一种用于碳化硅单晶生长的坩埚盖、坩埚及单晶生长的方法。

背景技术

碳化硅是碳元素和硅元素形成的化合物，目前已经发现的碳化硅的同质异型晶体结构有200多种，其中六方结构的4H型碳化硅单晶具有宽禁带，高热导率、高临界击穿电场和高饱和电子漂移速度等优点，而被广泛用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。目前比较成熟的碳化硅单晶生长技术是物理气相输运(PVT)法，即在高温下使碳化硅粉料升华，通过轴向温度的差异而输运至籽晶表面重新结晶。在PVT生长碳化硅的过程中，由于生长容器内同时还存在着较大的径向和轴向温度梯度，这两种梯度的存在，造成生成的晶体内有较大的内应力，而且这种应力随着尺寸的增大而增大，大大制约了大直径晶体的发展，为了开发高压大容量碳化硅功率半导体器件，必须突破碳化硅单晶材料的大直径生长，多型控制，应力和位错缺陷的降低等关键技术，解决碳化硅单晶生长的瓶颈问题。

PVT生长过程是在一个相对密闭的腔室内进行，外面通氩气等保护气体，在生长过程中随着粉料的升华，粉料内碳化硅粉石墨化，同时保温热场也会在生长过程中高温下发生尺寸及保温性能的变化、随着晶体的生长，料间距也在发生变化，这些都造成生长过程中所生长的晶体所受的热应力随时都在变化，所以如何通过外界温场的调节来实现对腔室内部温度梯度变化的调节，从而保证整个生长过程中温度梯度可控是生长高质量、大尺寸晶体的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于碳化硅单晶生长的坩埚盖，该坩埚盖可以实现通过外界温场的调节来调节腔室内部温度梯度。

本发明的另一目的在于提供一种坩埚。

本发明的又一目的在于提供一种碳化硅单晶生长的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于碳化硅单晶生长的坩埚盖，包括盖体，所述盖体顶部设有空腔，所述空腔内设有调节体，所述调节体顶部设有提拉机构，所述提拉机构带动所述调节体运动。

进一步地，所述空腔为长方体、正方体、倒锥体或半圆体，所述调节体形状与空腔形状相适配。

进一步地，所述空腔为长方体，空腔深度为3～20mm，空腔底部为边长为30～100mm的正方形。

进一步地，所述盖体与调节体的材质相同或不相同。

进一步地，盖体和调节体的材质为石墨、钽或表面镀有碳化钽的石墨。

进一步地，所述调节体的运动方式为上下运动或旋转运动。

为实现上述目的，本发明还提供一种用于碳化硅单晶生长的坩埚，包括上述的坩埚盖和坩埚桶，所述坩埚盖和所述坩埚桶盖合后形成一密闭腔室。

进一步地，所述坩埚桶与所述坩埚盖的材质相同或不同。

进一步地，所述坩埚桶的材质为石墨、钽或表面镀有碳化钽的石墨。

为实现上述目的，本发明还提供一种碳化硅单晶生长方法，使用上述的坩埚，包括以下步骤：

S1，将籽晶粘贴在坩埚盖的底面，坩埚桶内装入碳化硅粉料，将坩埚盖与坩埚桶盖合在一起后放入生长炉的生长腔室内，生长腔室内带有运动机构，将运动机构与调节体顶部的提拉机构连接；