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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114318515A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111543070.8(22)申请日2021.12.16(71)申请人唤月照雪(厦门)科技有限责任公司地址361000福建省厦门市思明区演武西路180号1402室之一(72)发明人康俊勇尹君康闻宇(74)专利代理机构厦门市首创君合专利事务所有限公司35204代理人张松亭陈淑娴(51)Int.Cl.C30B23/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置(57)摘要本发明提供一种大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,包括生长炉、X射线原位成像模块和控制系统,生长炉由外至内包括炉壁、保温毡、板型电阻加热器和坩埚,X射线原位成像模块包括分别设于生长炉的单晶生长的径向方向的相对两侧的X射线源和X射线成像接收器;炉壁于径向方向的两侧具有用于X射线透过的非金属窗口,保温毡、板型电阻加热器和坩埚均由非金属材料制成;控制系统接收X射线成像接收器的成像信号,并控制X射线源和板型电阻加热器工作。该生长装置可满足大尺寸碳化硅PVT单晶生长所需的较小径向温度梯度和必要的轴向温度梯度,并且利用原位监测的信息反馈,对于高质量、大尺寸碳化硅单晶衬底的PVT生长过程调控具有重要的意义。CN114318515ACN114318515A权利要求书1/1页1.一种大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:包括生长炉、设于生长炉外的X射线原位成像模块和控制系统;所述生长炉由外至内包括炉壁、保温毡、板型电阻加热器和坩埚;所述X射线原位成像模块包括X射线源和X射线成像接收器,X射线源和X射线成像接收器分别设于生长炉的单晶生长的径向方向的相对两侧;所述炉壁于所述径向方向的两侧具有用于X射线透过的非金属窗口,所述保温毡、板型电阻加热器和坩埚均由非金属材料制成;所述控制系统连接所述X射线源、X射线成像接收器和板型电阻加热器,所述控制系统接收所述X射线成像接收器的信号成像,并控制所述X射线源和板型电阻加热器工作。2.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述板型电阻加热器由石墨板材构成,厚度为5~30mm。3.根据权利要求1或2所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述板型电阻加热器包括围设于所述坩埚外的一个或多个侧壁桶状圆弧板加热器和一个底部平板型加热器,所述一个或多个侧壁桶状圆弧板加热器和底部平板型加热器分别连接所述控制系统,所述控制系统独立控制各个加热器的加热。4.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述X射线原位成像模块还包括驱动装置;所述驱动装置连接所述控制系统,并在控制系统控制下驱动所述X射线源沿所述生长炉纵向、横向方向平移。5.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述X射线源是点光源、线光源或面光源,光源加速电压为50~350KV。6.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述非金属窗口的材质为石英或氧化铝。7.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述保温毡和坩埚的材质为石墨。8.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述炉壁为双层中空结构,中空部分用于形成冷却水通道。9.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述非金属窗口、保温毡、板型电阻加热器和坩埚于所述X射线穿透的方向上厚度分布均匀。10.根据权利要求1所述的大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置,其特征在于:所述大尺寸碳化硅单晶的尺寸≥6英寸。2CN114318515A说明书1/5页一种大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置技术领域[0001]本发明涉及一种半导体单晶PVT生长装置,尤其是一种基于电阻加热、可通过X射线原位监测和长晶调控的碳化硅单晶PVT生长装置。背景技术[0002]碳化硅是由C元素和Si元素形成的化合物,其中六方结构的4H型SiC(4H‑SiC)具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势,是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料,也是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。相比于传统的硅材料,其优异的物理性能主要表现在以下:(1)近10倍于硅的临界击穿电场强度;(2)高热导率,是硅材料的3倍,(3)高饱和电子漂移速度,是硅材料的2倍,(4)优异的抗辐照和化学稳定性;(5)与硅材料一样,可直接采用热氧化工艺在表面生长二氧化硅绝缘层。因此,碳化硅材料被认为是替代硅基功率器件最理想的半导体器件,在近些年获得了飞速的发展。[0003]当前,碳化硅