一种晶体生长装置及晶体生长方法.pdf

(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CN110306238A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910640864.2(22)申请日2019.07.16(71)申请人中国科学院上海硅酸盐研究所地址200050上海市长宁区定西路1295号(72)发明人高攀忻隽孔海宽刘学超施尔畏(74)专利代理机构上海瀚桥专利代理事务所(普通合伙)31261代理人曹芳玲郑优丽(51)Int.Cl.C30B23/00(2006.01)C30B29/36(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种晶体生长装置及晶体生长方法(57)摘要本发明涉及一种晶体生长装置及晶体生长方法，所述晶体生长装置包括：具有石墨顶盖的石墨坩埚，其中，石墨坩埚底部用于放置多晶原料，石墨顶盖朝向底部一侧固定有仔晶；包裹在石墨坩埚外周但露出至少部分石墨顶盖的外周保温层；生长炉，在所述生长炉的下部放置包裹有外周保温层的石墨坩埚，在且在该生长炉的下部的内周设置有用于调节生长炉内温度的多个感应线圈，所述生长炉还具有充放气接口以选择性地与真空源或惰性气体源连接；设置在所述石墨坩埚上方可升降的上保温层。CN110306238ACN110306238A权利要求书1/2页1.一种晶体生长装置，其特征在于，包括：具有石墨顶盖的石墨坩埚，其中，石墨坩埚底部用于放置多晶原料，石墨顶盖朝向底部一侧固定有仔晶；包裹在石墨坩埚外周但露出至少部分石墨顶盖的外周保温层；生长炉，在所述生长炉的下部放置包裹有外周保温层的石墨坩埚，在且在该生长炉的下部的内周设置有用于调节生长炉内温度的多个感应线圈，所述生长炉还具有充放气接口以选择性地与真空源或惰性气体源连接；设置在所述石墨坩埚上方可升降的上保温层。2.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长装置还具有用于提拉或下降所述上保温层的上提拉单元。3.根据权利要求1或2所述的晶体生长装置，其特征在于，所述感应线圈的顶部高于石墨顶盖，且距离所述生长炉顶部20cm以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶体生长装置，其特征在于，所述上保温层轴向覆盖至少部分石墨顶盖，且所述上保温层的直径大于石墨顶盖直径的4/5但小于所述生长炉的内径。5.一种在权利要求1至4中任一项所述的晶体生长装置中生长晶体的方法，其特征在于，包括：（1）在包裹有外周保温层的石墨坩埚底部放置多晶原料，并在石墨顶盖朝向底部一侧固定仔晶；（2）将所述石墨坩埚放置于所述生长炉的下部；（3）使所述生长炉的充放气接口连接真空源，控制真空度为小于10-3Pa，然后连接惰性气体源，充入惰性气体至压强为0～760Torr；（4）下降所述上保温层直至接触所述外周保温层的顶部；（5）将所述感应线圈的加热功率设置至低于目标生长功率3.5～5kW，保温2～10小时以对所述多晶原料进行加热预处理；（6）以0.5～2cm/分钟的速度提拉所述上保温层至生长炉顶部，且在提拉过程中将所述感应线圈的加热功率提高至高于目标生长功率0.1～1kW，同时将生长室内压强设置为300～700Torr，保温2～5小时；以及（7）分阶段将所述感应线圈的加热功率和生长炉内压强分别降至目标生长功率和目标生长压强，保温50～200小时。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（7）中，所述分阶段的次数为1～5次，优选3～5次；当分阶段次数为3时，包括：第一阶段：耗时20～80分钟将加热功率降至高于目标生长功率0.2～0.5kW，同步将生长炉内压强降至目标生长压强的15～30倍，保温20～80分钟；第二阶段：耗时20～80分钟将加热功率降至高于目标生长功率0.05～0.3kW，同步将生长炉内压强降至目标生长压强的4～12倍，保温20～80分钟；以及第三阶段：耗时20～80分钟将加热功率降至目标生长功率，同步将生长炉内压强降至目标生长压强。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述晶体为碳化硅晶体，所述目标生长2CN110306238A权利要求书2/2页功率为使碳化硅晶体生长温度保持在2000～2400℃的功率；所述目标生长压强为6～40Torr。3CN110306238A说明书1/6页一种晶体生长装置及晶体生长方法技术领域[0001]本发明涉及一种晶体生长装置及晶体生长方法，尤其是在晶体生长接种阶段保护籽晶的方法，具体涉及一种基于物理气相传输法碳化硅晶体生长接种阶段保护籽晶的方法，属于碳化硅材料领域。背景技术[0002]碳化硅(SiC)单晶材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速率大、临界击穿电场高、介电常数低、化学稳定性好等优点，被认为是制造光电子器件、高频大功率器件、电力电子器件理想的半导体材料，在白光照明、光存储、屏幕显示、航天航空、高温