一种控制SiC晶型单一化生长的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于单晶生长技术领域，具体涉及一种控制SiC晶型单一化生长的装置。所述装置包括：气体过滤系统、保护气体调节系统、晶体生长室和控制系统，其中，所述晶体生长室包括：上测孔、下测孔、自动控温系统和石墨坩埚；所述控制系统包括：提拉头运动系统、坩埚运动系统、上测孔温度检测装置、真空测量装置、中频感应加热电源、水冷系统和下测孔温度检测装置，该装置系统工艺控制简便，稳定性强，精确度高并且功能全面，具有晶体生长速率快和生成3C‑SiC薄片晶体几率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种控制SiC晶型单一化生长的装置
本技术属于单晶生长
，具体涉及一种控制SiC晶型单一化生长的装置。
技术介绍
第三代半导体碳化硅（SiC）相比于传统意义的Si具有优越的物理和电学特性，如宽带隙、高击穿场强、高热导率、电子饱和速度高及抗辐照能力强等特点。在新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通等领域应用前景广泛，是支撑信息、能源、交通、国防等发展的重点新材料；SiC的晶体生长方法包括改进的Lely法又称物理气相输运法（physicalvaportransportmethod，PVT法）、高温化学气相沉积（CVD）和液相法（LPE法）生长SiC晶体。目前，国内外商业化SiC晶体的生长方法主要是采用物理气相输运法，SiC晶体结构有超过200多种的同质异构体，如纤锌矿结构的4H-SiC和6H-SiC，以及闪锌矿结构的3C-SiC等。目前来说，实现同质外延的3C-SiC衬底仍难以获得，晶体生长远未达到4H-SiC的生长效果；另一方面绝大多数的晶型在高温2000℃时热稳定，但如3C-SiC在这种高温情况下会发生晶型转变。因此，如何设计一种在SiC晶体的生长过程中，控制SiC晶型单一化生长的装置成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出了一种控制SiC晶型单一化生长的装置，该装置系统工艺控制简便，稳定性强，精确度高并且功能全面，具有晶体生长速率快和生成3C-SiC薄片晶体几率高等优点。为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案为：本技术提出了一种控制SiC晶型单一化生长的装置，根据本技术的实施例，所述装置包括：气体过滤系统、保护气体调节系统、晶体生长室和控制系统，其中，所述气体过滤系统一端与所述晶体生长室相连，另一端与质流阀相连，用于过滤气源中的气体，使所述气体成为高纯度气体通入所述晶体生长室中；所述质流阀分别与所述气体过滤系统、气源和保护气体调节系统相连，用于调节气源的输出量；所述晶体生长室包括：上测孔、下测孔、自动控温系统和石墨坩埚，所述上测孔位于所述晶体生长室的上端，所述下测孔位于所述晶体生长室的下端，所述自动控温系统设置在所述晶体生长室的侧面，与中频感应加热电源相连，所述石墨坩埚位于所述晶体生长室的内部，用于控制SiC晶型单一化的形成；所述控制系统包括：提拉头运动系统、坩埚运动系统、上测孔温度检测装置、真空测量装置、中频感应加热电源、水冷系统和下测孔温度检测装置，其中，所述提拉头运动系统分别与所述控制系统和上测孔相连，用于控制所述晶体生长室的抖动，加快SiC晶型单一化形成的反应速率；所述坩埚运动系统一端与所述控制系统相连，一端与所述石墨坩埚相连，用于控制所述石墨坩埚的运动，加快反应速率；所述上测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述上测孔相连，用于测量所述晶体生长室上部的温度；所述真空测量装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述晶体生长室连通，用于测量所述晶体生长室内部的真空度；所述中频感应加热电源一端与所述控制系统相连，另一端与所述自动控温系统相连；所述水冷系统一端与所述控制系统相连，另一端与所述晶体生长室连通，用于对所述晶体生长室内部进行冷却，控制室内的温度；所述下测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述下测孔相连，用于测量所述晶体生长室底部的温度。根据本技术的实施例，所述装置还包括真空装置，所述真空装置与所述晶体生长室相连，用于将所述晶体生长室内部抽真空。根据本技术的实施例，所述真空装置为真空泵。根据本技术的实施例，所述质流阀和气源均为两个，且所述气源分别为氩气和氢气。本技术至少有以下有益效果：该装置系统工艺控制简便，稳定性强，精确度高并且功能全面，利用高纯石墨坩埚内壁自然溶解于硅熔体中形成碳饱和的硅溶液，晶体生长初期发生自发成核，3C-SiC晶核优先于6H-SiC形成，随着3C-SiC晶核的不断形成，熔体趋于饱和状态，因而熔体过饱和状态的起伏波动，有利于3C-SiC晶核的形成，在石墨坩埚表面生长3C-SiC薄片晶体，抑制6H-SiC晶型的生成，并且具有晶体生长速率快和生成3C-SiC薄片晶体几率高等优点。附图说明图1是本技术的SiC晶体单一化生长的装置框图。图2是本技术SiC晶型单一化的制备方法流程图。其中，上测孔1，自动控温系统2，下测孔3。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施例对本技术作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。本技术提供了一种控制SiC晶型单一化生长的装置，根据本技术的实施例，图1是本技术的SiC晶体单一化生长的装置框图，参照图1所示，所述装置包括：气体过滤系统、保护气体调节系统、晶体生长室、控制系统和真空装置。根据本技术的实施例，参照图1所示，所述气体过滤系统一端与所述晶体生长室相连，另一端与质流阀相连，其中，所述气体过滤系统的具体种类不受限制，只要能够过滤气源中的气体，使所述气体成为高纯度气体通入所述晶体生长室中；所述质流阀分别与所述气体过滤系统、气源和保护气体调节系统相连，用于调节气源的输出量，根据本技术的一些实施例，所述质流阀和气源的数量优选为两个，且保护气体为高纯度的氩气和氢气。根据本技术的实施例，参照图1所示，所述晶体生长室包括：上测孔1、下测孔3、自动控温系统2和石墨坩埚，所述上测孔位于所述晶体生长室的上端，所述下测孔位于所述晶体生长室的下端，所述自动控温系统设置在所述晶体生长室的侧面，与中频感应加热电源相连，其中，根据本技术的一些实施例，本技术所述自动控温系统的具体种类不受限制，只要能够自动调节所述晶体生长室内部的温度，且具备保证生长过程中温度起伏的控制能力即可，所述石墨坩埚位于所述晶体生长室的内部，将高纯的碳化硅粉料经过严格的清洁处理，在真空度达到1-2×10-3pa，气体流量设定为：90-110sccm的高真空条件下，通入高纯氩气或者氩气和氢气的混合气体，放置在真空室中的高纯石墨坩埚内，控制SiC晶型单一化的形成。根据本技术的实施例，参照图1所示，所述控制系统包括：提拉头运动系统、坩埚运动系统、上测孔温度检测装置、真空测量装置、中频感应加热电源、水冷系统和下测孔温度检测装置，其中，所述提拉头运动系统分别与所述控制系统和上测孔相连，用于控制所述晶体生长室的抖动，所述坩埚运动系统一端与所述控制系统相连，一端与所述石墨坩埚相连，用于控制所述石墨坩埚的运动，其中所述提拉头运动系统和坩埚运动系统的具体种类不受限制，只要能够使相应的生长室和石墨坩埚进行运动，加快SiC晶型单一化形成的反应速率即可；所述上测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述上测孔相连，所述下测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述下测孔相连，根据本技术的一些实施例，所述上测孔温度检测装置和下测孔温度检测装置的具体种类不受限制，只要能够精确检测温度即可；所述中频感应加热电源一端与所述控制系统相连，另一端与所述自动控温系统相连，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制SiC晶型单一化生长的装置，其特征在于，所述装置包括：气体过滤系统、保护气体调节系统、晶体生长室和控制系统，其中，所述气体过滤系统一端与所述晶体生长室相连，另一端与质流阀相连，用于过滤气源中的气体，使所述气体成为高纯度气体通入所述晶体生长室中；所述质流阀分别与所述气体过滤系统、气源和保护气体调节系统相连，用于调节气源的输出量；所述晶体生长室包括：上测孔、下测孔、自动控温系统和石墨坩埚，所述上测孔位于所述晶体生长室的上端，所述下测孔位于所述晶体生长室的下端，所述自动控温系统设置在所述晶体生长室的侧面，与中频感应加热电源相连，所述石墨坩埚位于所述晶体生长室的内部，用于控制SiC晶型单一化的形成；所述控制系统包括：提拉头运动系统、坩埚运动系统、上测孔温度检测装置、真空测量装置、中频感应加热电源、水冷系统和下测孔温度检测装置，其中，所述提拉头运动系统分别与所述控制系统和上测孔相连，用于控制所述晶体生长室的抖动，加快SiC晶型单一化形成的反应速率；所述坩埚运动系统一端与所述控制系统相连，一端与所述石墨坩埚相连，用于控制所述石墨坩埚的运动，加快反应速率；所述上测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述上测孔相连，用于测量所述晶体生长室上部的温度；所述真空测量装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述晶体生长室连通，用于测量所述晶体生长室内部的真空度；所述中频感应加热电源一端与所述控制系统相连，另一端与所述自动控温系统相连；所述水冷系统一端与所述控制系统相连，另一端与所述晶体生长室连通，用于对所述晶体生长室内部进行冷却，控制室内的温度；所述下测孔温度检测装置一端与所述控制系统相连，另一端与所述下测孔相连，用于测量所述晶体生长室底部的温度。...

【技术特征摘要】
1.一种控制SiC晶型单一化生长的装置，其特征在于，所述装置包括：气体过滤系统、保护气体调节系统、晶体生长室和控制系统，其中，所述气体过滤系统一端与所述晶体生长室相连，另一端与质流阀相连，用于过滤气源中的气体，使所述气体成为高纯度气体通入所述晶体生长室中；所述质流阀分别与所述气体过滤系统、气源和保护气体调节系统相连，用于调节气源的输出量；所述晶体生长室包括：上测孔、下测孔、自动控温系统和石墨坩埚，所述上测孔位于所述晶体生长室的上端，所述下测孔位于所述晶体生长室的下端，所述自动控温系统设置在所述晶体生长室的侧面，与中频感应加热电源相连，所述石墨坩埚位于所述晶体生长室的内部，用于控制SiC晶型单一化的形成；所述控制系统包括：提拉头运动系统、坩埚运动系统、上测孔温度检测装置、真空测量装置、中频感应加热电源、水冷系统和下测孔温度检测装置，其中，所述提拉头运动系统分别与所述控制系统和上测孔相连，用于控制所述晶体生长室的抖动，加快SiC晶型单一化形成的反应速率；所述坩埚运动系统一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，高宇，郑清超，
申请(专利权)人：河北同光晶体有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13