[发明专利]晶体生长装置

说明书

本发明提供了一种晶体生长装置，涉及晶体制备装置的技术领域，该晶体生长装置包括坩埚、包覆在坩埚的外侧的保温罩以及隔离罩；隔离罩沿坩埚的侧壁的周向环设在坩埚的侧壁与保温罩之间。本发明通过在保温罩与坩埚之间设置隔离罩，隔离罩避免了硅蒸气逸出到保温罩上，从而避免了对保温罩造成腐蚀，保证了保温罩的保温效果，提高了晶体生长的稳定性；并延长了保温罩的使用寿命，使得保温罩不需要频繁更换，也不需要加厚，节约了制备保温罩的保温材料，降低了保温罩的用料成本以及人工更换的人工成本。

技术领域

本发明涉及晶体制备装置技术领域，尤其是涉及一种晶体生长装置。

背景技术

碳化硅单晶材料具有自身宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，其制成的半导体器件能够满足当今对高功率和强辐射器件的需求，是制备高温、高频、高功率和抗辐射器件的理想衬底材料，并在混合动力汽车、高压输电、LED照明和航天航空等领域崭露头角，而生长高质量的碳化硅(SiC)晶体则是实现这些碳化硅器件的优异性能的基础。

晶体生长的稳定性是生长高质量大尺寸碳化硅晶体的一个研究重点，也是批量生产高质量碳化硅晶体的重要前提。目前碳化硅单晶的制备方法主要有物理气相沉积法(PVT)、高温化学气相沉积法、液相外延法等。其中，在物理气相沉积法中，影响晶体生长稳定性的关键因素之一就是坩埚外侧的保温层的保温效果。在碳化硅晶体的生长过程中，生长室内的温度约在2100℃-2500℃之间，生长气压在500Pa-5000Pa之间，在如此高的温度和低气压的条件下，保温层的保温材料在每次晶体生长过程中均会有不同程度的损耗，随着生长次数的增加，保温效果就会出现不同程度的降低。同时，在2100℃-2500℃温度范围内的碳化硅和碳(SiC+C)生长系统中，硅是主要的气相物质，硅的蒸气压比Si₂C和SiC₂蒸气的分压高很多，所以在晶体生长过程中，富含硅的蒸气会从石墨坩埚内逸出，导致保温材料的严重腐蚀。上述这些因素都会对晶体生长室的温度场分布产生重要影响，从而严重降低了晶体生长的稳定性。

通常情况下，坩埚外的保温层是围设在坩埚侧壁外侧的，保温层的顶部和底部会放置碳毡材料以对坩埚的顶部和底部保温。目前，富含的硅蒸气会对保温层碳毡进行严重腐蚀，为了不使晶体的生长受到影响，不得不加厚保温层，并且要经常更换保温层，不仅浪费大量的保温材料，而且更换过程费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体生长装置，以缓解了现有技术中存在的坩埚外的保温层容易被腐蚀而影响晶体生长的稳定性的技术问题。

本发明提供的晶体生长装置包括坩埚和包覆在所述坩埚的外侧的保温罩，所述晶体生长装置还包括隔离罩；

所述隔离罩沿所述坩埚的侧壁的周向环设在所述坩埚的侧壁与所述保温罩之间。

进一步地，所述隔离罩的材质为钼；

或，所述隔离罩包括石墨基层以及设置在所述石墨基层外表面的加强层，所述加强层的材质为碳化钽、碳化铌或碳化钨。

进一步地，所述坩埚包括坩埚本体以及坩埚盖；

所述隔离罩的顶部设置有盖体，所述盖体用于设置在坩埚盖的上方，且所述盖体对应所述坩埚盖的中心部位设置有通孔。

进一步地，所述盖体沿坩埚的顶部到底部的方向呈面向所述通孔向内逐级收缩的多级台阶设置；

所述盖体的最上层的台阶的外侧面与所述隔离罩抵接，所述盖体的最上层的台阶与所述坩埚盖之间设置有第一保温层，所述第一保温层呈与所述盖体的外侧面匹配的台阶型。

进一步地，所述坩埚本体的内壁的上段连接有聚气载物台，所述第一保温层以及坩埚盖放置在所述聚气载物台的上方；