[发明专利]一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长方法及设备

权利要求书

1.一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，包括腔体（1）、固定在腔体（1）内的石墨坩埚（2）和加热器（3）、设置在石墨坩埚（2）顶部的生长槽（4），其特征在于：

所述石墨坩埚（2）内水平设置有多孔隔板（5），多孔隔板（5）将石墨坩埚（2）分为晶体生长腔（6）和辅助腔（7），晶体生长腔（6）内盛装有碳化硅原料（20），辅助腔（7）内通过升降组件活动连接有辅助坩埚（8），辅助坩埚（8）内部盛装有富硅原料（9）；

所述加热器（3）对晶体生长腔（6）均匀加热。

2.根据权利要求1所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：所述加热器（3）为石墨加热器。

3.根据权利要求2所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：

所述辅助腔（7）包括锥形板（10）围成的区域以及与锥形板（10）相连的柱形板（11）所围成的区域；

所述加热器（3）固定在石墨坩埚（2）外周，将锥形板（10）的垂直高度定义为M，在高度方向上加热器（3）的下边缘设置在从多孔隔板（5）水平中心线平齐处至距多孔隔板（5）水平中心线下方1/8M至1/4M处之间的区域内。

4.根据权利要求3所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：

所述腔体（1）内部由上至下包覆有第一保温层（12）、第二保温层（13）和第三保温层（14）；

所述生长槽（4）与石墨坩埚（2）顶部固定连接；

所述第三保温层（14）内开设有容纳腔（15），所述柱形板（11）完全嵌合在容纳腔（15）内。

5.根据权利要求4所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：所述辅助坩埚（8）底部通过支撑柱（16）固定有升降电机（17）。

6.根据权利要求5所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：所述辅助坩埚（8）的内表面涂覆有碳化钽涂层（19）。

7.根据权利要求5所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长设备，其特征在于：所述支撑柱（16）从升降通道（18）延伸至腔体（1）外与升降电机（17）相连。

8.一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长方法，其特征在于，使用权利要求5至7任一所述的碳化硅晶体生长设备进行制备，包括如下步骤：

S1.预加热阶段：向石墨坩埚（2）的晶体生长腔（6）内填装碳化硅原料（20），且向位于辅助腔（7）底部的辅助坩埚（8）内填装富硅原料（9），检查腔体（1）的密封性，抽真空至腔体（1）内压强在0.1Pa-5Pa范围内，进一步抽真空至腔体（1）内压强在10^-2Pa-10^-5Pa范围内，调节加热器（3）使腔体（1）内温度达到500℃-700℃范围内，向腔体（1）内充入包括氮气的至少一种惰性气体或者氢气与惰性气体的混合气体，维持腔体（1）内压强在50Pa-1000Pa范围内；

S2.第一阶段长晶阶段：调节加热器（3）使腔体（1）温度升至2000℃-2400℃范围内；

S3.第二阶段长晶阶段：将该碳化硅晶体生长设备中所生长的晶体最终体积的最小值定义为N，当生长槽（4）内的晶体生长至1/5N~1/3N阶段时，启动升降电机（17），将辅助坩埚（8）升至锥形板（10）所在高度范围内，至晶体生长结束前，辅助坩埚（8）升至锥形板（10）的最高端。

9.根据权利要求8所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长方法，其特征在于：所述富硅原料（9）为碳化硅和硅的混合料、硅的化合物、高纯度硅单质中的一种或几种。

10.根据权利要求8所述的一种调节组分平衡的碳化硅晶体生长方法，其特征在于：当生长槽（4）内的晶体生长至1/5N~1/3N阶段时，辅助坩埚（8）以0.1～1.5mm/h的速度向上移动；当生长槽（4）内的晶体生长至3/5N~2/3N阶段时，辅助坩埚（8）以1.5～5mm/h的速度向上移动。