阅读说明：本技术 一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置及方法 (Device and method for reducing generation of 4H-SiC polytype defects ) 是由 不公告发明人 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置及方法,属于晶体长晶装置领域。本发明解决了现有的用于生长4H-SiC晶体的长晶装置在长晶过程中容易出现多种晶型,晶体生长质量差的问题。本发明包括坩埚上盖、外坩埚、内坩埚、连接板、支撑台、感应线圈和石英管,外坩埚设置在支撑台上侧,外坩埚内套装有内坩埚,外坩埚上设置有坩埚上盖,坩埚上盖内壁上设置有籽晶,内坩埚内填充有原料,内坩埚设置在连接板上,连接板与螺纹杆螺纹连接,螺纹杆设置在支撑台内并穿过连接板与内坩埚连接,支撑台与外坩埚设置在石英管内,石英管外侧设置有感应线圈。通过本发明的长晶装置及方法,实现晶体生长速率稳定,减少晶体生长缺陷的产生。(A device and a method for reducing generation of 4H-SiC polytype defects belong to the field of crystal growth devices. The invention solves the problems that the existing crystal growth device for growing 4H-SiC crystals is easy to have various crystal forms in the crystal growth process and the crystal growth quality is poor. The crucible induction device comprises an upper crucible cover, an outer crucible, an inner crucible, a connecting plate, a supporting table, an induction coil and a quartz tube, wherein the outer crucible is arranged on the upper side of the supporting table, the inner crucible is sleeved in the outer crucible, the upper crucible cover is arranged on the outer crucible, seed crystals are arranged on the inner wall of the upper crucible cover, raw materials are filled in the inner crucible, the inner crucible is arranged on the connecting plate, the connecting plate is in threaded connection with a threaded rod, the threaded rod is arranged in the supporting table and penetrates through the connecting plate to be connected with the inner crucible, the supporting table and the outer crucible are arranged in the quartz tube, and the induction coil is arranged on the outer side of the quartz tube. By the crystal growth device and the crystal growth method, the stable crystal growth rate is realized, and the generation of crystal growth defects is reduced.)

一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种长晶装置及方法，尤其涉及4H-SiC晶体的长晶装置。

背景技术

如今物理气相运输法(PVT)是宽禁带半导体材料的主流制备方法，但是，目前由于热场以及原料承载装置的问题导致晶体质量不佳，生长不够均匀，厚度达不到市场需求等问题，并且由于感应加热原理以及晶体生长界面等因素的改变，会导致晶体生长界面处温度变化较大，而4H-SiC生长温度范围较窄，其生长界面温度略高于4H-SiC生长温度，就容易出现6H-SiC，从而出现多型，并且由于不同晶型晶向不同，会出现晶界，进而出现裂纹，影响生长晶体的质量；

综上所述，亟需一种在生长4H-SiC晶体过程中防止出现多型晶体生长的装置及方法用以解决上述问题。

发明内容

本发明解决了现有的用于生长4H-SiC晶体的长晶装置在长晶过程中容易出现多种晶型，晶体生长质量差的问题，进而公开了“一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置及方法”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

方案一：一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置，包括坩埚上盖、外坩埚、内坩埚、连接板、支撑台、感应线圈和石英管，外坩埚设置在支撑台上侧，外坩埚内套装有内坩埚，外坩埚上设置有坩埚上盖，坩埚上盖内壁上设置有籽晶，内坩埚内填充有原料，内坩埚设置在连接板上，连接板与螺纹杆螺纹连接，螺纹杆设置在支撑台内并穿过连接板与内坩埚连接，支撑台与外坩埚设置在石英管内，石英管外侧设置有感应线圈。

进一步的，还包括电机，电机设置在支撑台内，电机与螺纹杆的一端连接。

进一步的，所述支撑台内壁上安装有升降装置，升降装置包括第一升降装置和第二升降装置，第一升降装置与第二升降装置分别与连接板连接。

进一步的，所述第一升降装置包括第一固定件和第一升降杆，第一固定件固定安装在支撑台的内壁上，第一固定件上设置有第一升降杆，第一升降杆穿过连接板设置在外坩埚与内坩埚的空隙处。

进一步的，所述第二升降装置包括第二固定件和第二升降杆，第二固定件固定安装在支撑台的内壁上，第二固定件上设置有第二升降杆，第二升降杆穿过连接板设置在外坩埚与内坩埚的空隙处。

方案二：基于方案一的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：将原料放入内坩埚内，将籽晶粘贴在坩埚上盖内壁上，将内坩埚放置在连接板上并穿入螺纹杆，将外坩埚套装在内坩埚外部；

步骤二：调节感应线圈的高度，将热场位于感应线圈的2/3高度；

步骤三：开启感应线圈，4h～5h时感应线圈的温度提升至长晶温度，此时籽晶处温度达到2000℃～2100℃之间，原料底区达到2200℃，开始长晶；

步骤四：长晶进行30h～40h，控制螺纹杆旋转带动连接板缓慢下移，进而带动内坩埚下降，速度保持在110～179μm/h，同时控制感应线圈下移，保持晶体生长界面与原料区域温度保持恒定；

步骤五：生长阶段结束，降低感应线圈的加工功率，外坩埚与内坩埚进入降温阶段；

步骤六：外坩埚与内坩埚自然冷却后，取出晶体。

本发明的有益效果：

1、本发明的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置及方法，通过螺纹杆控制连接板向下移动以此带动内坩埚向下移动，并且感应线圈也随着内坩埚同步向下移动，保持温度梯度稳定，从而可维持粉料升华速度与沉积速度基本保持一致，进而晶体生长速率保持稳定，从而可减少晶体生长缺陷产生；

2、本发明的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置采用内外坩埚的配合使用，气体生长腔在内坩埚中，外坩埚几乎没有接触都生长气体，进而可以有效避免生长气体对坩埚的损耗，不会影响坩埚加热效率，使坩埚更加稳定；

3、本发明的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置采用内外坩埚分离的方式，将原料放置在内坩埚中，保证外坩埚不会粘连原料，因此可以节省坩埚耗材的投入；

4、本发明的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置通过升级装置保证连接板在上下移动的过程中更加稳定且不会产生横向的位移，提高内坩埚在向下移动过程中的稳定性。

附图说明

图1是一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置的整体结构示意图；

图2是支撑台内部结构的示意图。

图中1-坩埚上盖，2-籽晶，3-外坩埚，4-内坩埚，5-原料，6-连接板，7-支撑台，8-感应线圈，9-石英管，10-电机，11-螺纹杆，12-升降装置，13-第一升降装置，14-第二升降装置，15-第一升降杆，16-第二升降杆，17-第一固定件，18-第二固定件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，避免不必要的混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置，包括坩埚上盖1、外坩埚3、内坩埚4、连接板6、支撑台7、感应线圈8和石英管9，外坩埚3设置在支撑台7上侧，外坩埚3内套装有内坩埚4，外坩埚3上设置有坩埚上盖1，坩埚上盖1内壁上设置有籽晶2，内坩埚4内填充有原料5，内坩埚4设置在连接板6上，连接板6与螺纹杆11螺纹连接，螺纹杆11设置在支撑台7内并穿过连接板6与内坩埚4连接，支撑台7与外坩埚3设置在石英管9内，石英管9外侧设置有感应线圈8，原料5在内坩埚4内加热形成长晶气体升华至籽晶2处形成晶体，在晶体生长的过程中，通过调节螺纹杆11带动连接板6向下移动，同时感应线圈8与内坩埚4的同步向下移动，保持温度梯度稳定，减少晶体生长缺陷产生。

具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置，还包括电机10，电机10设置在支撑台7内，电机10与螺纹杆11的一端连接，螺纹杆11通过电机10带动旋转，螺纹杆11还可以通过手轮或其他本领域技术人员可以想到的方式带动旋转。

具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的装置，所述支撑台7内壁上安装有升降装置12，升降装置12包括第一升降装置13和第二升降装置14，第一升降装置13与第二升降装置14分别与连接板6连接，所述第一升降装置13包括第一固定件17和第一升降杆15，第一固定件17固定安装在支撑台7的内壁上，第一固定件17上设置有第一升降杆15，第一升降杆15穿过连接板6设置在外坩埚3与内坩埚4的空隙处，所述第二升降装置14包括第二固定件18和第二升降杆16，第二固定件18固定安装在支撑台7的内壁上，第二固定件18上设置有第二升降杆16，第二升降杆16穿过连接板6设置在外坩埚3与内坩埚4的空隙处，当螺纹杆11带动连接板6上下移动时，第一升降杆15和第二升降杆16的作用是保证连接板6在移动的过程中不会产生横向的位移，提高装置在长晶过程中的稳定性。

具体实施方式四：结合具体实施方式一和具体实施方式二说明本实施方式，本实施方式的一种减少4H-SiC多型缺陷产生的方法，包括以下步骤：

步骤一：将原料5放入内坩埚4内，将籽晶2粘贴在坩埚上盖1内壁上，将内坩埚4放置在连接板6上并穿入螺纹杆11，将外坩埚3套装在内坩埚4外部；

步骤二：调节感应线圈8的高度，将热场位于感应线圈8的2/3高度；

步骤三：开启感应线圈8，4h～5h时感应线圈8的温度提升至长晶温度，此时籽晶2处温度达到2000℃～2100℃之间，原料5底区达到2200℃，开始长晶；

步骤四：长晶进行30h～40h，控制螺纹杆11旋转带动连接板6缓慢下移，进而带动内坩埚4下降，速度保持在110～179μm/h，同时控制感应线圈8下移，保持晶体生长界面与原料区域温度保持恒定；

步骤五：生长阶段结束，降低感应线圈8的加工功率，外坩埚3与内坩埚4进入降温阶段；

步骤六：外坩埚3与内坩埚4自然冷却后，取出晶体。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。