一种碳化硅籽晶托盘、晶体生长装置及生长方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116005252A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310136470.X(22)申请日2023.02.20(71)申请人青禾晶元（天津）半导体材料有限公司地址300459天津市滨海新区滨海高新区塘沽海洋科技园新北路4668号创新创业园21-B号商务楼北3014号(72)发明人史悦郭超母凤文(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师赵颖(51)Int.Cl.C30B15/32(2006.01)C30B15/00(2006.01)C30B29/36(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称一种碳化硅籽晶托盘、晶体生长装置及生长方法(57)摘要本发明提供了一种碳化硅籽晶托盘、晶体生长装置及生长方法，所述碳化硅籽晶托盘包括用于承载碳化硅籽晶的托盘本体，所述托盘本体为中空结构，所述托盘本体的内部设置有气体分流板，所述气体分流板的表面分布有若干出气通孔；所述托盘本体上还设置有中空籽晶轴，所述中空籽晶轴连通所述托盘本体的内部，以向托盘本体内通入冷却气体。本发明中能够提高冷却效果，在托盘的内部设置气体分流板，能够很好的分流冷却气体，控制晶体径向温度梯度，从而控制晶体形貌。CN116005252ACN116005252A权利要求书1/2页1.一种碳化硅籽晶托盘，其特征在于，所述碳化硅籽晶托盘包括用于承载碳化硅籽晶的托盘本体，所述托盘本体为中空结构，所述托盘本体的内部设置有气体分流板，所述气体分流板的表面分布有若干出气通孔；所述托盘本体上还设置有中空籽晶轴，所述中空籽晶轴连通所述托盘本体的内部，以向托盘本体内通入冷却气体。2.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶托盘，其特征在于，分布于所述气体分流板表面的若干出气通孔的孔径由所述气体分流板的中心向外缘的方向逐渐减小；优选地，所述出气通孔的孔径为4～8mm；优选地，所述托盘本体的表面还开设有出气口，所述出气口位于所述气体分流板的下方，经过所述出气通孔的冷却气体由所述出气口排出托盘本体；优选地，所述气体分流板可拆卸连接所述托盘本体的内腔壁。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅籽晶托盘，其特征在于，所述托盘本体远离所述中空籽晶轴的一侧可拆卸设置有固定板，所述碳化硅籽晶粘接固定在所述固定板上；优选地，所述托盘本体、中空籽晶轴与固定板均采用石墨材质。4.一种晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长装置包括生长腔室、坩埚、第一送气组件，以及权利要求1‑3任一项所述的碳化硅籽晶托盘；所述坩埚位于所述生长腔室内，所述坩埚用于容纳原料，所述托盘本体伸入所述坩埚内，使得碳化硅籽晶浸入所述原料内，所述中空籽晶轴贯穿所述生长腔室，并连接第一送气组件，所述第一送气组件用于提供冷却气体，所述冷却气体由所述中空籽晶轴进入所述托盘本体内。5.根据权利要求4所述的晶体生长装置，其特征在于，所述坩埚远离所述中空籽晶轴的一侧设置有转动轴，所述转动轴贯穿所述生长腔室；优选地，沿所述坩埚的外周分布有加热组件，所述加热组件用于加热所述坩埚内的原料；优选地，所述加热组件包括缠绕在所述坩埚外周壁的感应加热线圈；优选地，所述坩埚的外周还围设有隔热层，所述隔热层上开设有允许所述中空籽晶轴通过的导向通孔。6.根据权利要求4或5所述的晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长装置还包括第二送气组件，所述第二送气组件连通所述生长腔室的内部，用于向所述生长腔室内提供保护气体；优选地，所述生长腔室设置有气体入口与气体出口，所述保护气体由所述气体入口进入所述生长腔室内，并由所述气体出口排出。7.根据权利要求5或6所述的晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长装置还包括第一驱动组件与第二驱动组件，所述第一驱动组件传动连接所述中空籽晶轴，所述第二驱动组件传动连接所述转动轴，所述第一驱动组件与第二驱动组件分别驱动所述中空籽晶轴与转动轴向相反方向转动。8.一种晶体生长方法，其特征在于，所述晶体生长方法采用权利要求4‑7任一项所述的晶体生长装置进行碳化硅晶体的生长，所述晶体生长方法包括：(Ⅰ)向坩埚内注入原料，并进行加热，将固定有碳化硅籽晶的碳化硅籽晶托盘伸入坩埚2CN116005252A权利要求书2/2页内，使得碳化硅籽晶浸入原料内进行回熔；(Ⅱ)驱动托盘本体与坩埚向相反方向转动，并向上提升托盘本体，以使得坩埚内的原料形成弯月形液面，随后向中空籽晶轴通入冷却气体，对碳化硅籽晶进行冷却；(Ⅲ)继续提升托盘本体，使得碳化硅籽晶的表面生长晶体，在结束生长后停止加热。9.根据权利要求8所述的晶体生长方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，在所述加热过程中，向生长腔室内通入保护气体；优选地，所述保护气体为惰性气体；优选地，所述保护气体的压力为0.05～0.2MPa