一种用于高纯碳化硅单晶的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于高纯碳化硅单晶的装置，属于单晶生长领域。
【背景技术】
[0002]半绝缘SiC单晶抛光片是现阶段制备宽禁带固态微波器件的最佳衬底，此外对于功率器件、深亚微米器件也具有非常重要的作用。更重要的是，无论从电特性还是导热特性来讲，半绝缘SiC都是在光电和微波功率器件中具有重大应用前景的另一种宽禁带半导体材料。
[0003]研宄人员通常在SiC晶体中引入深能级杂质钒，以形成深补偿能级，位于禁带中央附近，能够起到很好地束缚载流子的作用，目前只有掺钒的碳化硅表现出高阻特性；但是，钒掺杂的碳化硅也有一些问题:钒在SiC中溶解度很低，易于形成沉淀物，会导致微管等缺陷的形成，严重影响晶体质量，更重要的是，掺钒碳化硅衬底中的深俘获中心影响高频大功率器件的功率输出，因此制备高纯半绝缘碳化硅单晶成为目前研宄的热点。高纯半绝缘单晶生长技术的关键是去除晶体中的B、N这两种杂质，B是与石墨共生的杂质，而石墨坩祸、保温材料、SiC源料都会吸附N，因此去除这两种杂质有一定的困难。文献资料显示，晶体生长过程中所不希望的N绝大多数来自装置及原料本身，研宄人员曾经试图通过使用高纯源料和不具有高氮含量的极纯设备组件来最小化高温生长过程中所释放的N2，但是此种方法难度极大。研宄人员也试图在晶体生长过程中通入H2，通过调节硅碳比来阻止N元素进入晶体，但是单纯的使用通AH2的方法并不能使晶体中的N含量降低到高纯半绝缘SiC所要求的含量。
[0004]为了克服上述制备工艺存在的不足，需要发明一种用于高纯碳化硅单晶的装置，减少甚至杜绝坩祸及保温材料的吸附N等杂质。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种效果好的用于高纯碳化硅单晶的装置。
[0006]本实用新型是通过如下技术方案实现的:
[0007]一种用于高纯碳化硅单晶的装置，包括生长室，其特征是:所述生长室由上密封法兰、石英管、下密封法兰组成，所述生长室的下部连接有大气隔离室，大气隔离室上设置有操作窗口，感应加热器通过支架设置在大气隔离室上生长室的两侧，大气隔离室的一侧连接有过渡室，所述过渡室内设有去除杂质的加热装置，所述大气隔离室和过渡室上均设有保持内部环境处于保护气体状态或真空状态的机构，大气隔离室的下部还设有吸尘器接口，所述大气隔离室的内部设置有滚珠丝杠，滚珠丝杠与生长室下部的下密封法兰连接。
[0008]本实用新型的用于高纯碳化硅单晶的装置，主要由大气隔离室、生长室、过渡室构成，将生长室设置成下开盖方式，活动连接在大气隔离室上，在大气隔离室上设置有操作窗口，大气隔离室的一侧连接有过渡室，在过渡室内设有去除杂质的加热装置，大气隔离室和过渡室上均设有保持内部环境处于保护气体状态或真空状态的机构，在过渡室中，安装有加热装置，可以对坩祸进行加热，使吸附水等杂质逸出，提高SiC的纯度。
[0009]为便于实现退火或生长不同温度的控制，所述感应加热器为电感线圈；为制作实现内部环境处于保护气体状态或保护气体状态，所述过渡室的两侧分别设有左密封法兰和右密封法兰；所述机构为抽真空装置或是设置在各自空间壁上的进气口接口和出气口接口以及压力控制器；所述保护气体为氩气、氦气、氢气种的任意一种或任意几种的混合物；所述过渡室的加热装置为红外加热器或电阻加热器；所述大气隔离室的外部操作窗口处安装至少两副操作手套。
[0010]本实用新型用于高纯碳化硅单晶的装置，该装置能有效去除杂质，优化碳化硅生长环境，并且能够完成退火，有利于大尺寸碳化硅单晶生长。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型装置的主视图；
[0012]图2为图1的俯视图；
[0013]图中，1、大气隔离室，2、出气口接口 1，3、支架，4、感应线圈，5、石英管，6、上密封法兰，7、生长室，8、下密封法兰，9、出气口 II，10、加热装置，11、过渡室，12、右密封法兰，13、托盘，14、进气口接口 II，15、左密封法兰，16、进气口接口 III，17、滚珠丝杠，18、吸尘器接口。
【具体实施方式】
[0014]附图为本实用新型的一种具体实施例，该实施例包括大气隔离室1、生长室7、过渡室11，过渡室11两侧装有右密封法兰12和左密封法兰15，分别可以将过渡室11与大气隔离室I分隔开，在过渡室11中，安装有红外加热器，可以对坩祸进行加热，使吸附水等杂质逸出；在过渡室11中，有进气口接口 1114与出气口接口 119，并且安装压力控制器，可以维持过渡室11内处于一定压力的惰性气体环境，且可以将逸出的吸附水等杂质带走，把可以滑动的托盘13放在过渡室11中，通过托盘13可以将坩祸由过渡室11转移到大气隔离室I内，大气隔离室I前后都安装操作手套，可由两名操作人员进行配合操作，且前后分布减小了大气隔离室I的体积；大气隔离室I中，有进气口接口 III16与出气口接口 12，并且安装压力控制器，可以维持大气隔离室内处于一定压力的惰性气体环境；大气隔离室I内安装吸尘器接口 18，可以对隔离室内进行清洁；大气隔离室I与生长室7由下密封法兰8进行分隔，下密封法兰8可以随滚珠丝杠17上下移动；生长室7由上密封法兰6、石英管5、下密封法兰8构成，使用感应线圈4对坩祸进行加热。
[0015]在生长前，将坩祸通过可滑动的托盘13放入过渡室内，关好右密封法兰12，首先通过出气口接口 119进行抽真空，然后开始加热，并且通过进气口接口 1114通入惰性气体，控制压力；同时，通过滚珠丝杠17将下密封法兰8放下，除水完成后，打开左密封法兰15，将坩祸及保温放在下密封法兰8上；下密封法兰8上升，将保温及坩祸带入生长室内，且完成密封；调节滚珠丝杠17到达生长需要位置，开始进行生长；生长完成后，逆推上述装炉过程，完成开炉。
[0016]在整个操作过程中，大气隔离室I与生长室7中一直充满保护气体。
[0017]生长完成后，移动感应线圈，可以进行原位退火。
[0018]本实施例中的其他部分采用已知技术，在此不再赘述。
【主权项】
1.一种用于高纯碳化硅单晶的装置，包括生长室(7)，其特征是:所述生长室(7)由上密封法兰￠)、石英管(5)、下密封法兰(8)组成，所述生长室(7)的下部连接有大气隔离室(I)，大气隔离室(I)上设置有操作窗口，感应加热器通过支架(3)设置在大气隔离室(I)上生长室的两侧，大气隔离室(I)的一侧连接有过渡室(11)，所述过渡室(11)内设有去除杂质的加热装置，所述大气隔离室和过渡室上均设有保持内部环境处于保护气体状态或真空状态的机构，大气隔离室(I)的下部还设有吸尘器接口(18)，所述大气隔离室的内部设置有滚珠丝杠(17)，滚珠丝杠(17)与生长室(7)下部的下密封法兰(8)连接。2.根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述感应加热器为电感线圈(4)。3.根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述过渡室的两侧分别设有左密封法兰(15)和右密封法兰(12)。4.根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述机构为抽真空装置或是设置在各自空间壁上的进气口接口和出气口接口以及压力控制器。5.根据根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述保护气体为氩气、氦气、氢气种的任意一种或任意几种的混合物。6.根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述过渡室的加热装置(10)为红外加热器或电阻加热器。7.根据权利要求1所述的用于高纯碳化硅单晶的装置，其特征是:所述大气隔离室(I)的外部操作窗口处安装至少两副操作手套。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于高纯碳化硅单晶的装置，属于单晶生长领域。其包括生长室，其特征是：所述生长室由上密封法兰、石英管、下密封法兰组成，所述生长室的下部连接有大气隔离室，大气隔离室上设置有操作窗口，感应加热器通过支架设置在大气隔离室上生长室的两侧，大气隔离室的一侧连接有过渡室，所述过渡室内设有去除杂质的加热装置，所述大气隔离室和过渡室上均设有保持内部环境处于保护气体状态或真空状态的机构，大气隔离室的下部还设有吸尘器接口，所述大气隔离室的内部设置有滚珠丝杠，滚珠丝杠与生长室下部的下密封法兰连接。本实用新型能有效去除杂质，优化碳化硅生长环境，并且能够完成退火，有利于大尺寸碳化硅单晶生长。
【IPC分类】C30B29/36, C30B13/20
【公开号】CN204625830
【申请号】CN201520284502
【发明人】宗艳民, 高玉强, 宋建, 张红岩
【申请人】山东天岳先进材料科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日