[实用新型]碳化硅晶体制备装置

说明书

本实用新型中提供一种碳化硅晶体制备装置，包括反应装置、密封组件以及供气管组件；所述密封组件形成一个真空腔室，所述反应装置设置于所述真空腔室内；所述供气管组件包括气体导入管，所述气体导入管穿过所述密封组件，并为所述反应装置提供气体。本实用新型通过供气管组件为反应装置提供气体，所述供气管组件根据反应过程中Si/C原子比提供有相应短缺元素的气体，这样既改善了晶体生长氛围中的Si/C原子比，有利于碳化硅晶体的生长，又降低了晶体的缺陷。同时，相应元素气体的供给也可使原材料得到更充分的反应，提高了原材料的利用率。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅晶体制作技术领域，特别是涉及一种碳化硅晶体制备装置。

背景技术

传统的碳化硅晶体生产设备及方法采用中频感应加热高密度石墨坩埚，将多晶碳化硅粉体材料置于石墨坩埚底部，受到坩埚的热传导被加热到2200-2500℃，碳化硅原材料升华，并分解，产生的主要成分包括Si、SiC、Si₂C、SiC2等。碳化硅籽晶置于坩埚盖上的籽晶托上，处于相对低温区，碳化硅原材料置于高温区。气相组分在温度梯度的驱动下向低温区传输，在碳化硅籽晶表面沉积生长为碳化硅晶体。

但在现有技术中，利用传统的设备及方法制备碳化硅晶体存在很大的缺陷。在碳化硅原材料在升华分解过程中，Si元素的流失速度快于C元素的流失速度，使得剩余原材料在坩埚底部成分发生变化，C元素含量逐渐增加，Si元素含量逐渐减少，Si/C原子比逐渐减小，碳化硅原材料表面不断被碳化，阻止了碳化硅粉料的进一步升华分解。这种情况一方面降低了碳化硅晶体的沉积速率，另一方面，使得升华分解的成分中C元素含量逐渐增加。当生长气氛中碳含量远远超过硅含量时，在晶体表面的生长无法结合成Si-C双原子层，晶体表面也会被完全碳化，最终晶体停止生长。此时，碳化硅原材料的利用被阻断，碳化硅晶体的生长也不再持续。并且，在高温中碳化硅晶体表面或者籽晶背面也会不断升华，容易造成晶体缺陷。

此外，高温作用下的碳化硅原材料之间也会不断结晶长大，形成多晶材料。这是一种对原材料的浪费。通常，未被充分利用的原材料超过50％，限制了晶体生长的有效厚度。

因此，一种新型的能用于大尺寸碳化硅晶体生长、提高原材料利用率、改善长晶气氛中Si/C原子比、降低晶体缺陷密度的晶体制备装置及技术的实现变得日趋迫切。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种能用于碳化硅晶体生长、提高原材料利用率、改善长晶气氛中Si/C原子比、降低晶体缺陷密度的晶体制备装置。

本实用新型提出一种碳化硅晶体制备装置，包括反应装置、密封组件以及供气管组件；

所述密封组件内部形成有一个真空腔室，所述反应装置设置于所述真空腔室内；

所述供气管组件包括气体导入管，所述气体导入管穿过所述密封组件，并为所述反应装置提供气体。

进一步地，所述气体导入管通入所述反应装置中。

进一步地，所述气体导入管上端设置有石墨气管；所述石墨气管为一端开口的桶状腔体；所述石墨气管在开口一端设置有外螺纹，所述石墨气管通过所述外螺纹与所述气体导入管上设置的内螺纹固定连接；所述石墨气管的侧壁上设置有漏气孔，所述气体导入管通入的气体通过所述漏气孔与原材料接触。

进一步地，所述供气管组件还包括气体混合装置；所述气体混合装置与所述气体导入管一端连接，所述气体导入管另一端穿过所述密封组件。

进一步地，所述气体混合装置包括混气罐和多个气体管道；所述混气罐一端与所述气体导入管连接，所述混气罐另一端分别与多个所述气体管道连接。

进一步地，还包括加热装置；所述加热装置设置在所述密封组件外侧，且所述加热装置为所述反应装置提供热量。