[发明专利]一种碳化硅单晶的制备方法及一种单晶长晶炉、单晶长晶炉的加热装置

权利要求书

1.一种单晶长晶炉的加热装置(5)，其特征在于，包括第一加热器(1)和第二加热器(2)，所述第二加热器(2)包括多个独立工作的加热单元(21)，所述第一加热器(1)为蛇形加热器或平面螺旋形加热器，所述加热单元(21)为环形加热器。

2.一种单晶长晶炉，包括由内至外依次设置的坩埚(3)、加热装置(5)和保温毡(4)，所述坩埚(3)形成单晶生长腔，所述单晶生长腔包括盛放原料的原料区和设置籽晶的长晶区，所述原料区和长晶区之间的区域形成气相区，其特征在于，所述加热装置(5)为权利要求1所述的单晶长晶炉的加热装置(5)，所述第一加热器(1)设置于所述坩埚(3)的底面下方；各加热单元(21)套设于所述坩埚(3)外周面且沿坩埚(3)轴向分布。

3.一种碳化硅单晶的制备方法，采用权利要求2所述的单晶长晶炉进行，包括以下步骤：

所述单晶生长腔的压力为第二压力时，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区的温度控制为第四温度，采用所述第二加热器将所述长晶区的温度控制为第五温度、将所述气相区的温度控制为第六温度；

所述第一加热器控制和第二加热器所述原料区的轴向温度梯度为1～3℃/min，所述第二加热器控制所述长晶区和气相区的轴向温度梯度独立地为2～5℃/min、控制所述长晶区和气相区的径向温度梯度独立的为0.2～1.2℃/min；

所述第四温度为2450～2550℃，所述第五温度为2300～2400℃，所述第六温度为2150～2250℃，所述第二压力为8～10mbar。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在第一压力时，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区加热至第一温度，采用所述第二加热器将所述气相区加热至第二温度、且将所述长晶区加热至第三温度，所述第一压力为300～800mbar，所述第一温度为2400～2500℃，所述第二温度为2250～2350℃，所述第三温度为2100～2200℃；

(2)维持所述第一温度、第二温度和第三温度不变，由第一压力降压至第二压力，所述第二压力为8～10mbar；

(3)维持所述第二压力不变，采用所述第一加热器和第二加热器将所述原料区由第一温度加热至第四温度，采用所述第二加热器将所述气相区由第二温度加热至第五温度、且将所述长晶区由第三温度加热至第六温度，所述第四温度为2450～2550℃，所述第五温度为2300～2400℃，所述第六温度为2150～2250℃，所述原料区的轴向温度梯度为1～3℃/min，所述长晶区和气相区的轴向温度梯度独立地为2～5℃/min，所述长晶区和气相区的径向温度梯度独立的为0.2～1.2℃/min；

(4)由所述第二压力升压至第三压力，采用所述第一加热器和第二加热器将所述单晶生长腔中的原料区由第四温度降温至第七温度，采用所述第二加热器将所述气相区由第五温度降温至第八温度、且将所述长晶区由第六温度降温至第九温度，所述第三压力为100～120mbar，所述第七温度为1200～1300℃，所述第八温度为1100～1150℃，所述第九温度为1050～1100℃。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述第二加热器包括2个加热单元时，2个所述加热单元均匀套设于所述坩埚外周面且沿坩埚轴向分布，由下至上依次为第1加热单元和第2加热单元；步骤(1)中，将所述第一加热器的功率按照第1速率升至第1功率，将所述第1加热单元的功率按照第2速率升至第2功率，将所述第2加热单元的功率按照第3功率升至第3功率，所述第1速率为1.43～2.1KW/h，所述第1功率为3～7KW，所述第2速率为1.26～1.6KW/h，所述第2功率为2～9KW，所述第3速率为1～1.3KW/h，所述第3功率为2～6KW。