一種用于高純碳化硅單晶的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于高純碳化硅單晶的裝置，屬于單晶生長領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半絕緣SiC單晶拋光片是現(xiàn)階段制備寬禁帶固態(tài)微波器件的最佳襯底，此外對于功率器件、深亞微米器件也具有非常重要的作用。更重要的是，無論從電特性還是導(dǎo)熱特性來講，半絕緣SiC都是在光電和微波功率器件中具有重大應(yīng)用前景的另一種寬禁帶半導(dǎo)體材料。
[0003]研宄人員通常在SiC晶體中引入深能級雜質(zhì)釩，以形成深補(bǔ)償能級，位于禁帶中央附近，能夠起到很好地束縛載流子的作用，目前只有摻釩的碳化硅表現(xiàn)出高阻特性；但是，釩摻雜的碳化硅也有一些問題:釩在SiC中溶解度很低，易于形成沉淀物，會導(dǎo)致微管等缺陷的形成，嚴(yán)重影響晶體質(zhì)量，更重要的是，摻釩碳化硅襯底中的深俘獲中心影響高頻大功率器件的功率輸出，因此制備高純半絕緣碳化硅單晶成為目前研宄的熱點。高純半絕緣單晶生長技術(shù)的關(guān)鍵是去除晶體中的B、N這兩種雜質(zhì)，B是與石墨共生的雜質(zhì)，而石墨坩禍、保溫材料、SiC源料都會吸附N，因此去除這兩種雜質(zhì)有一定的困難。文獻(xiàn)資料顯示，晶體生長過程中所不希望的N絕大多數(shù)來自裝置及原料本身，研宄人員曾經(jīng)試圖通過使用高純源料和不具有高氮含量的極純設(shè)備組件來最小化高溫生長過程中所釋放的N2，但是此種方法難度極大。研宄人員也試圖在晶體生長過程中通入H2，通過調(diào)節(jié)硅碳比來阻止N元素進(jìn)入晶體，但是單純的使用通AH2的方法并不能使晶體中的N含量降低到高純半絕緣SiC所要求的含量。
[0004]為了克服上述制備工藝存在的不足，需要發(fā)明一種用于高純碳化硅單晶的裝置，減少甚至杜絕坩禍及保溫材料的吸附N等雜質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種效果好的用于高純碳化硅單晶的裝置。
[0006]本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種用于高純碳化硅單晶的裝置，包括生長室，其特征是:所述生長室由上密封法蘭、石英管、下密封法蘭組成，所述生長室的下部連接有大氣隔離室，大氣隔離室上設(shè)置有操作窗口，感應(yīng)加熱器通過支架設(shè)置在大氣隔離室上生長室的兩側(cè)，大氣隔離室的一側(cè)連接有過渡室，所述過渡室內(nèi)設(shè)有去除雜質(zhì)的加熱裝置，所述大氣隔離室和過渡室上均設(shè)有保持內(nèi)部環(huán)境處于保護(hù)氣體狀態(tài)或真空狀態(tài)的機(jī)構(gòu)，大氣隔離室的下部還設(shè)有吸塵器接口，所述大氣隔離室的內(nèi)部設(shè)置有滾珠絲杠，滾珠絲杠與生長室下部的下密封法蘭連接。
[0008]本實用新型的用于高純碳化硅單晶的裝置，主要由大氣隔離室、生長室、過渡室構(gòu)成，將生長室設(shè)置成下開蓋方式，活動連接在大氣隔離室上，在大氣隔離室上設(shè)置有操作窗口，大氣隔離室的一側(cè)連接有過渡室，在過渡室內(nèi)設(shè)有去除雜質(zhì)的加熱裝置，大氣隔離室和過渡室上均設(shè)有保持內(nèi)部環(huán)境處于保護(hù)氣體狀態(tài)或真空狀態(tài)的機(jī)構(gòu)，在過渡室中，安裝有加熱裝置，可以對坩禍進(jìn)行加熱，使吸附水等雜質(zhì)逸出，提高SiC的純度。
[0009]為便于實現(xiàn)退火或生長不同溫度的控制，所述感應(yīng)加熱器為電感線圈；為制作實現(xiàn)內(nèi)部環(huán)境處于保護(hù)氣體狀態(tài)或保護(hù)氣體狀態(tài)，所述過渡室的兩側(cè)分別設(shè)有左密封法蘭和右密封法蘭；所述機(jī)構(gòu)為抽真空裝置或是設(shè)置在各自空間壁上的進(jìn)氣口接口和出氣口接口以及壓力控制器；所述保護(hù)氣體為氬氣、氦氣、氫氣種的任意一種或任意幾種的混合物；所述過渡室的加熱裝置為紅外加熱器或電阻加熱器；所述大氣隔離室的外部操作窗口處安裝至少兩副操作手套。
[0010]本實用新型用于高純碳化硅單晶的裝置，該裝置能有效去除雜質(zhì)，優(yōu)化碳化硅生長環(huán)境，并且能夠完成退火，有利于大尺寸碳化硅單晶生長。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型裝置的主視圖；
[0012]圖2為圖1的俯視圖；
[0013]圖中，1、大氣隔離室，2、出氣口接口 1，3、支架，4、感應(yīng)線圈，5、石英管，6、上密封法蘭，7、生長室，8、下密封法蘭，9、出氣口 II，10、加熱裝置，11、過渡室，12、右密封法蘭，13、托盤，14、進(jìn)氣口接口 II，15、左密封法蘭，16、進(jìn)氣口接口 III，17、滾珠絲杠，18、吸塵器接口。
【具體實施方式】
[0014]附圖為本實用新型的一種具體實施例，該實施例包括大氣隔離室1、生長室7、過渡室11，過渡室11兩側(cè)裝有右密封法蘭12和左密封法蘭15，分別可以將過渡室11與大氣隔離室I分隔開，在過渡室11中，安裝有紅外加熱器，可以對坩禍進(jìn)行加熱，使吸附水等雜質(zhì)逸出；在過渡室11中，有進(jìn)氣口接口 1114與出氣口接口 119，并且安裝壓力控制器，可以維持過渡室11內(nèi)處于一定壓力的惰性氣體環(huán)境，且可以將逸出的吸附水等雜質(zhì)帶走，把可以滑動的托盤13放在過渡室11中，通過托盤13可以將坩禍由過渡室11轉(zhuǎn)移到大氣隔離室I內(nèi)，大氣隔離室I前后都安裝操作手套，可由兩名操作人員進(jìn)行配合操作，且前后分布減小了大氣隔離室I的體積；大氣隔離室I中，有進(jìn)氣口接口 III16與出氣口接口 12，并且安裝壓力控制器，可以維持大氣隔離室內(nèi)處于一定壓力的惰性氣體環(huán)境；大氣隔離室I內(nèi)安裝吸塵器接口 18，可以對隔離室內(nèi)進(jìn)行清潔；大氣隔離室I與生長室7由下密封法蘭8進(jìn)行分隔，下密封法蘭8可以隨滾珠絲杠17上下移動；生長室7由上密封法蘭6、石英管5、下密封法蘭8構(gòu)成，使用感應(yīng)線圈4對坩禍進(jìn)行加熱。
[0015]在生長前，將坩禍通過可滑動的托盤13放入過渡室內(nèi)，關(guān)好右密封法蘭12，首先通過出氣口接口 119進(jìn)行抽真空，然后開始加熱，并且通過進(jìn)氣口接口 1114通入惰性氣體，控制壓力；同時，通過滾珠絲杠17將下密封法蘭8放下，除水完成后，打開左密封法蘭15，將坩禍及保溫放在下密封法蘭8上；下密封法蘭8上升，將保溫及坩禍帶入生長室內(nèi)，且完成密封；調(diào)節(jié)滾珠絲杠17到達(dá)生長需要位置，開始進(jìn)行生長；生長完成后，逆推上述裝爐過程，完成開爐。
[0016]在整個操作過程中，大氣隔離室I與生長室7中一直充滿保護(hù)氣體。
[0017]生長完成后，移動感應(yīng)線圈，可以進(jìn)行原位退火。
[0018]本實施例中的其他部分采用已知技術(shù)，在此不再贅述。
【主權(quán)項】
1.一種用于高純碳化硅單晶的裝置，包括生長室(7)，其特征是:所述生長室(7)由上密封法蘭￠)、石英管(5)、下密封法蘭(8)組成，所述生長室(7)的下部連接有大氣隔離室(I)，大氣隔離室(I)上設(shè)置有操作窗口，感應(yīng)加熱器通過支架(3)設(shè)置在大氣隔離室(I)上生長室的兩側(cè)，大氣隔離室(I)的一側(cè)連接有過渡室(11)，所述過渡室(11)內(nèi)設(shè)有去除雜質(zhì)的加熱裝置，所述大氣隔離室和過渡室上均設(shè)有保持內(nèi)部環(huán)境處于保護(hù)氣體狀態(tài)或真空狀態(tài)的機(jī)構(gòu)，大氣隔離室(I)的下部還設(shè)有吸塵器接口(18)，所述大氣隔離室的內(nèi)部設(shè)置有滾珠絲杠(17)，滾珠絲杠(17)與生長室(7)下部的下密封法蘭(8)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述感應(yīng)加熱器為電感線圈(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述過渡室的兩側(cè)分別設(shè)有左密封法蘭(15)和右密封法蘭(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述機(jī)構(gòu)為抽真空裝置或是設(shè)置在各自空間壁上的進(jìn)氣口接口和出氣口接口以及壓力控制器。5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述保護(hù)氣體為氬氣、氦氣、氫氣種的任意一種或任意幾種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述過渡室的加熱裝置(10)為紅外加熱器或電阻加熱器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高純碳化硅單晶的裝置，其特征是:所述大氣隔離室(I)的外部操作窗口處安裝至少兩副操作手套。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于高純碳化硅單晶的裝置，屬于單晶生長領(lǐng)域。其包括生長室，其特征是：所述生長室由上密封法蘭、石英管、下密封法蘭組成，所述生長室的下部連接有大氣隔離室，大氣隔離室上設(shè)置有操作窗口，感應(yīng)加熱器通過支架設(shè)置在大氣隔離室上生長室的兩側(cè)，大氣隔離室的一側(cè)連接有過渡室，所述過渡室內(nèi)設(shè)有去除雜質(zhì)的加熱裝置，所述大氣隔離室和過渡室上均設(shè)有保持內(nèi)部環(huán)境處于保護(hù)氣體狀態(tài)或真空狀態(tài)的機(jī)構(gòu)，大氣隔離室的下部還設(shè)有吸塵器接口，所述大氣隔離室的內(nèi)部設(shè)置有滾珠絲杠，滾珠絲杠與生長室下部的下密封法蘭連接。本實用新型能有效去除雜質(zhì)，優(yōu)化碳化硅生長環(huán)境，并且能夠完成退火，有利于大尺寸碳化硅單晶生長。
【IPC分類】C30B29/36, C30B13/20
【公開號】CN204625830
【申請?zhí)枴緾N201520284502
【發(fā)明人】宗艷民, 高玉強(qiáng), 宋建, 張紅巖
【申請人】山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月5日