碳化硅晶体生长装置及控制方法与流程

1.本发明涉及晶体生长领域，尤其是涉及一种碳化硅晶体生长装置及控制方法。


背景技术：

2.碳化硅是继第一代半导体材料硅和第二代半导体材料砷化镓后发展起来的第三代半导体材料，与硅和砷化镓为代表的传统半导体材料相比，其具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、低介电常数、高载流子饱和浓度等特点，可应用在航空、航天探测，核能探测及开发，卫星、汽车发动机等高温及抗辐射领域。但无论是哪种碳化硅晶体的制备方法，都存在长晶速度慢、产能小等问题，使得碳化硅晶片的价格极其昂贵，因此如何提高碳化硅晶体的生产效率是降低生产成本的关键。
3.并且，相关技术中，籽晶与石墨盖一般通过碳粘合剂和含碳的有机物的固化烧结来实现，容易出现涂胶不均的问题，且籽晶的粘贴效率低，影响晶体的生长质量和生产效率。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种碳化硅晶体生长装置，可以实现籽晶自粘贴，同时可以实现连续生长四英寸碳化硅晶体和六英寸碳化硅晶体。
5.本发明还提出一种碳化硅晶体生长装置的控制方法。
6.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置，包括：石英罩，所述石英罩限定出容纳空间；第一坩埚和第二坩埚，所述第一坩埚和所述第二坩埚均位于所述容纳空间内，所述第一坩埚位于所述第二坩埚的上方，所述第一坩埚具有一端敞开的生长腔，所述生长腔内设有用于放置籽晶的石墨托，所述石墨托形成为环形且中部限定出圆形通孔，所述石墨托与所述籽晶在上下方向的对应部分处设有多个通气孔，所述籽晶和所述石墨托将所述生长腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设有防护组件，所述防护组件将所述第一腔室分隔成第一子腔室和第二子腔室，所述防护组件被构造成仅适于气体通过，所述第二子腔室位于所述第一子腔室的背离所述籽晶的一侧，所述第二子腔室内设有第一碳化硅粉末，所述第二坩埚具有顶部敞开的第三腔室，所述第三腔室内设有第二碳化硅粉末；驱动模块，所述驱动模块与所述第一坩埚相连，所述驱动模块用于驱动所述第一坩埚绕预设直线k在第一位置和第二位置之间转动，在所述第一位置，所述第二腔室位于所述第一腔室的正上方，所述籽晶的硅面与所述圆形通孔相对且朝下，所述籽晶的碳面朝上；在所述第二位置，所述第二腔室位于所述第一腔室的正下方，所述第二腔室与所述第三腔室对接连通，所述籽晶的碳面朝下，所述籽晶的硅面朝上。
7.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置，通过在石英罩内设置第一坩埚和第二坩埚，且驱动模块适于驱动第一坩埚绕预设直线k在第一位置和第二位置之间转动，在长晶之前，可以先通过驱动模块控制第一坩埚转动到第一位置，接着将籽晶放置到第一坩埚的
石墨托上，在长晶过程中，可先控制第一坩埚保持在第一位置，对第一坩埚加热第一预设时长以在籽晶的硅面上生长出四英寸碳化硅晶体，且部分碳化硅气体可以通过通气孔凝结在籽晶和石墨托之间以实现对籽晶和石墨托之间的固定，从而实现了籽晶和石墨托之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷，然后控制第一坩埚由第一位置转动到第二位置，对第二坩埚加热第二预设时长以在籽晶的碳面生长出六英寸碳化硅晶体，同时，通过在第一坩埚内设置防护组件，防护组件可以防止在第一坩埚由第一位置转动到第二位置的过程中、第一碳化硅晶体污染四英寸碳化硅晶体，由此，可以实现四英寸碳化硅晶体和六英寸碳化硅晶体的连续生长，有利于提高长晶效率，且不影响晶体生长的品质。
8.在本发明的一些实施例中，所述防护组件包括：防护板，所述防护板与所述第一腔室的内周壁相连，所述防护板设有多个通孔组，多个通孔组在所述防护板均匀设置，每个所述通孔组包括第一通孔和多个第二通孔，多个所述第二通孔环绕所述第一通孔设置；挡料件，所述挡料件包括第一止挡部、连接杆和第二止挡部，所述第一止挡部和第二止挡部分别设在所述连接杆的两端，所述连接杆穿设于所述第一通孔且相对所述防护板可上下移动，所述第一止挡部和所述第二止挡部的横截面积大于所述第一通孔的横截面积，所述第一止挡部设有第三通孔，所述第三通孔与至少一个所述第二通孔在上下方向相对设置，在所述第一位置，所述第一止挡部与所述防护板止挡配合，所述第二止挡部位于所述第一止挡部的正下方；在所述第二位置，所述第二止挡部与所述防护板止挡配合，所述第一止挡部位于所述第二止挡部的正下方。
9.在本发明的一些实施例中，所述防护组件包括挡料板，所述挡料板具有多个气流通道，每个所述气流通道在所述挡料板的厚度方向贯穿所述挡料板，所述气流通道包括直线段和弯折段。
10.在本发明的一些实施例中，所述石墨托包括：外石墨托，所述外石墨托形成为环形，所述外石墨托与所述第一坩埚相连；内石墨托，所述内石墨托与所述外石墨托相连，所述圆形通孔和多个所述通气孔均设于所述内石墨托，在所述第一位置，所述籽晶设于所述内石墨托的顶壁上。
11.在本发明的一些实施例中，所述内石墨托包括：多个石墨环，多个所述石墨环依次套设且间隔开排布，多个所述石墨环的中心轴线在同一条直线上，相邻的两个所述石墨环间隔开以限定出环形的所述通气孔；石墨杆，所述石墨杆连接在多个所述石墨环之间以固定所述石墨环，所述石墨杆为多个，多个所述石墨杆在所述内石墨托的周向上间隔开排布。
12.在本发明的一些实施例中，相邻的两个所述石墨环之间的间隙为0.5mm-1.5mm。
13.在本发明的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括：多孔板，所述多孔板设于所述第三腔室内，所述多孔板被构造成仅适于气体通过，所述多孔板位于所述第二碳化硅粉末的上方。
14.在本发明的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置还包括在上下方向上依次排布的第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈，所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述第三感应线圈均环绕所述石英罩，所述第二感应线圈沿上下方向在第三位置和第四位置之间可移动，在所述第三位置，所述第二感应线圈与所述第二子腔室的底部之间的距离为l1，l1满足：20mm≤l1≤50mm，在所述第四位置，所述第二感应线圈与所述第三感应线圈之间的距离为l2，l2满足：2mm≤l2≤10mm。
15.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置的控制方法，包括：在第一长晶阶段，控制所述第一坩埚保持在所述第一位置，对所述第一坩埚加热第一预设时长以在所述籽晶的硅面生长出四英寸碳化硅晶体；过渡阶段，控制所述第一坩埚由所述第一位置转动到所述第二位置；在第二长晶阶段，控制所述第一坩埚保持在所述第二位置，对所述第二坩埚加热第二预设时长以在所述籽晶的碳面生长出六英寸碳化硅晶体，所述第一预设时长小于所述第二预设时长。
16.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置的控制方法，在长晶之前，可以先通过驱动模块控制第一坩埚转动到第一位置，接着将籽晶放置到第一坩埚的石墨托上，在长晶过程中，可先控制第一坩埚保持在第一位置，对第一坩埚加热第一预设时长以在籽晶的硅面上生长出四英寸碳化硅晶体，且部分碳化硅气体可以通过通气孔凝结在籽晶和石墨托之间以实现对籽晶和石墨托之间的固定，从而实现了籽晶和石墨托之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷，然后控制第一坩埚由第一位置转动到第二位置，对第二坩埚加热第二预设时长以在籽晶的碳面生长出六英寸碳化硅晶体，由此，可以实现四英寸碳化硅晶体和六英寸碳化硅晶体的连续生长，有利于提高长晶效率。
17.在本发明的一些实施例中，所述碳化硅晶体生长装置为上述的碳化硅晶体生长装置，在所述第一长晶阶段，控制所述第二感应线圈处于所述第三位置，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈工作，所述第三感应线圈不工作；在所述过渡阶段，控制所述第二感应线圈由所述第三位置移动到所述第四位置；在所述第二长晶阶段，控制所述第二感应线圈处于第四位置，所述第一感应线圈不工作，所述第二感应线圈和所述第三感应线圈均工作。
18.在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括：退火阶段，所述退火阶段位于所述第二长晶阶段之后，在所述退火阶段，控制所述第一坩埚保持在所述第二位置，控制所述第二感应线圈位于所述第三位置，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈工作，所述第三感应线圈不工作。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.图1是根据本发明实施例一的碳化硅晶体生长装置的示意图，其中，第一坩埚处于第一位置，第二感应线圈处于第三位置；
21.图2是根据本发明实施例一的碳化硅晶体生长装置的示意图，其中，第一坩埚处于第二位置，第二感应线圈处于第四位置；
22.图3是根据本发明实施例二的碳化硅晶体生长装置的示意图，其中，第一坩埚处于第一位置，第二感应线圈处于第三位置；
23.图4是根据本发明实施例二的碳化硅晶体生长装置的示意图，其中，第一坩埚处于第二位置，第二感应线圈处于第四位置；
24.图5是根据本发明实施例二的碳化硅晶体生长装置的示意图，其中，第一坩埚处于第二位置，第二感应线圈处于第三位置；
25.图6是根据本发明实施例二的防护组件的示意图，其中，第一止挡部与防护板止挡配合；
26.图7是根据本发明实施例二的防护组件的示意图，其中，第二止挡部与防护板止挡配合；
27.图8是根据本发明实施例二的防护板的结构平面示意图；
28.图9是根据本发明实施例二的挡料件的结构示意图；
29.图10是根据本发明实施例三的挡料件的结构示意图；
30.图11是根据本发明实施例四的防护组件的示意图；
31.图12是根据本发明实施例二的石墨托的结构示意图；
32.图13是根据本发明实施例二的内石墨托的结构示意图；
33.图14是根据本发明实施例二的外石墨托的结构示意图；
34.图15是根据发明实施例的碳化硅晶体生长装置的控制方法的示意图。
35.附图标记：
36.碳化硅晶体生长装置100；
37.石英罩10；容纳空间11；
38.第一坩埚20；第一腔室21；第一子腔室211；第二子腔室212；第一碳化硅粉末213；第二腔室22；
39.石墨托30；外石墨托31；连接孔311；内石墨托32；石墨环321；石墨杆322；圆形通孔33；通气孔34；
40.籽晶40；硅面41；碳面42；
41.第二坩埚50；第三腔室51；第二碳化硅粉末52；多孔板53；
42.防护组件60；防护板61；通孔组611；第一通孔612；第二通孔613；挡料件62；第一止挡部621；第三通孔6211；连接杆622；螺纹段6221；第二止挡部623；环形板624；连接板625；
43.挡料板63；气流通道631；直线段632；弯折段633；
44.驱动模块70；
45.第一感应线圈81；第二感应线圈82；第三感应线圈83；
46.四英寸碳化硅晶体91；六英寸碳化硅晶体92。
具体实施方式
47.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
48.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
49.下面参考图1-图15描述根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100及控制方法。
50.参照图1和图2所示，根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100，可以包括：石
英罩10、第一坩埚20、第二坩埚50、防护组件60和驱动模块70。
51.参照图1所示，石英罩10限定出容纳空间11，第一坩埚20和第二坩埚50均位于容纳空间11内，第一坩埚20位于第二坩埚50的上方，第一坩埚20具有一端敞开的生长腔，生长腔内设有用于放置籽晶40的石墨托30，石墨托30形成为环形且中部限定出圆形通孔33(结合图1和图12)，石墨托30与籽晶40在上下方向的对应部分处设有多个通气孔34。需要说明的是，一般地，参照图5和图12，籽晶40的厚度方向上的两端面分别为硅面41和碳面42，硅面41适于生长四英寸碳化硅晶体91，碳面42适于生长六英寸碳化硅晶体92。
52.例如，参照图1所示，石墨托30整体上形成为圆环形，多个通气孔34在石墨托30上均匀间隔开排布，第一坩埚20处于下述的第一位置，在籽晶40放置到石墨托30的顶壁，籽晶40的硅面41朝下，籽晶40的碳面42朝上，在温度梯度的作用下，碳化硅气体可以自下而上地通过通气孔34并凝结在石墨托30和籽晶40的硅面41之间以固定籽晶40。
53.参照图1所示，籽晶40和石墨托30将生长腔分隔成第一腔室21和第二腔室22，第一腔室21内设有防护组件60，防护组件60将第一腔室21分隔成第一子腔室211和第二子腔室212，防护组件60被构造成仅适于气体通过，例如，防护组件60设有多个气流流道，每个气流流道在防护组件60的厚度方向贯穿防护组件60，每个气流流道的直径可以为30μm-100μm，第一碳化硅粉末213的粒径可以为300um-1000um，由此，通过使得气流通道631的直径小于第一碳化硅粉末213的直径，可实现防护组件60仅适于气体通过。可以理解的是，当第一坩埚20由第一位置(参照图1)转动180
°
到第二位置(参照图2)的过程中，可以防止第一碳化硅粉末213通过防护组件60流向四英寸碳化硅晶体91，换言之，在第一坩埚20由第一位置转动到第二位置的过程中，防护组件60可以防止第一碳化硅粉末213污染四英寸碳化硅晶体91。
54.参照图1所示，第二子腔室212位于第一子腔室211的背离籽晶40的一侧，例如，第二子腔室212位于第一子腔室211的下侧(如图1所示)，第二子腔室212内设有第一碳化硅粉末213，第二坩埚50具有顶部敞开的第三腔室51，第三腔室51内设有第二碳化硅粉末52，其中，第一碳化硅粉末213和第二碳化硅粉末52的成分和粒径可以相同。
55.参照图1所示，驱动模块70与第一坩埚20相连，驱动模块70位于石英罩10外，驱动模块70的输出轴穿过石英罩10与第一坩埚20相连，驱动模块70用于驱动第一坩埚20绕预设直线k在第一位置(参照图1)和第二位置(参照图2)之间转动，如图1所示，在第一位置，第二腔室22位于第一腔室21的正上方，籽晶40的硅面41与圆形通孔33相对且朝下，籽晶40的碳面42朝上；如图2所示，在第二位置，第二腔室22位于第一腔室21的正下方，第二腔室22与第三腔室51对接连通，籽晶40的碳面42朝下，籽晶40的硅面41朝上。其中，预设直线k在水平方向上延伸且穿过第一坩埚20的中心。
56.可以理解的是，在长晶之前，可以先通过驱动模块70控制第一坩埚20转动到第一位置(参照图1)，接着将籽晶40放置到第一坩埚20的石墨托30上，在长晶过程中，可先控制第一坩埚20保持在第一位置，对第一坩埚20加热第一预设时长以在籽晶40的硅面41上生长出四英寸碳化硅晶体91，且部分碳化硅气体可以通过通气孔34凝结在籽晶40的硅面41和石墨托30之间以实现对籽晶40和石墨托30之间的固定，从而实现了籽晶40和石墨托30之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷，然后控制第一坩埚20由第一位置转动到第二位置(参照图2)，对第二坩埚50加热第二预设时长以在籽晶40的碳面42生长出六英寸碳化硅晶体92(参照图2)，由此，可以实现四英寸碳化硅晶体91和六英寸碳化硅晶体
92的连续生长，有利于提高长晶效率。
57.有鉴于此，根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100，通过在石英罩10内设置第一坩埚20和第二坩埚50，且驱动模块70适于驱动第一坩埚20绕预设直线k在第一位置和第二位置之间转动，在长晶之前，可以先通过驱动模块70控制第一坩埚20转动到第一位置，接着将籽晶40放置到第一坩埚20的石墨托30上，在长晶过程中，可先控制第一坩埚20保持在第一位置，对第一坩埚20加热第一预设时长以在籽晶40的硅面41上生长出四英寸碳化硅晶体91，且部分碳化硅气体可以通过通气孔34凝结在籽晶40和石墨托30之间以实现对籽晶40和石墨托30之间的固定，从而实现了籽晶40和石墨托30之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷，然后控制第一坩埚20由第一位置转动到第二位置，对第二坩埚50加热第二预设时长以在籽晶40的碳面42生长出六英寸碳化硅晶体92，同时，通过在第一坩埚20内设置防护组件60，防护组件60可以防止在第一坩埚20由第一位置转动到第二位置的过程中、第一碳化硅粉末213污染四英寸碳化硅晶体91，由此，可以实现四英寸碳化硅晶体91和六英寸碳化硅晶体92的连续生长，有利于提高长晶效率，且不影响晶体生长的品质。
58.在本发明的一些实施例中，参照图3、图6和图7所示，防护组件60包括防护板61和挡料件62，防护板61与第一腔室21的内周壁相连，防护板61设有多个通孔组611，多个通孔组611在防护板61均匀设置，每个通孔组611包括第一通孔612和多个第二通孔613，多个第二通孔613环绕第一通孔612设置，例如，如图8所示，防护板61和挡料件62均为石墨件，防护板61为圆形板，多个通孔组611在防护板61成环形阵列均匀排布，每个通孔组611包括第一通孔612和十二个第二通孔613，第一通孔612的直径大于第二通孔613的直径，且十二个第二通孔613围成两圈，四个第二通孔613位于内圈，八个第二通孔613位于外圈。
59.参照图9所示，挡料件62包括第一止挡部621、连接杆622和第二止挡部623，第一止挡部621和第二止挡部623分别设在连接杆622的两端，连接杆622穿设于第一通孔612且相对防护板61可上下移动(结合图6和图7)，第一止挡部621和第二止挡部623的横截面积大于第一通孔612的横截面积，第一止挡部621设有第三通孔6211，第三通孔6211与至少一个第二通孔613在上下方向相对设置，结合图3和图6所示，在第一位置，第一止挡部621与防护板61止挡配合，第二止挡部623位于第一止挡部621的正下方；结合图4和图7所示，在第二位置，第二止挡部623与防护板61止挡配合，第一止挡部621位于第二止挡部623的正下方。
60.可以理解的是，通过使得防护组件60包括防护板61和挡料件62，在第一位置，在重力的作用下第一止挡部621与防护板61止挡配合，第二止挡部623位于第一止挡部621的正下方，此时第二通孔613与第三通孔6211的至少部分相对设置，在四英寸碳化硅晶体91的生长过程中，碳化硅气体在温度梯度的作用下可以自下而上通过第二通孔613和第三通孔6211流向籽晶40，有利于保证四英寸碳化硅晶体91正常生长，同时，在第一坩埚20由第一位置转动到第二位置的过程中，在重力的作用下，第二止挡部623逐步与防护板61止挡配合，可以堵住第一通孔612和第二通孔613，从而可以防止第一碳化硅粉末213污染四英寸碳化硅晶体91，有利于保证四英寸碳化硅晶体91最终的生长品质。
61.参照图6所示，第一止挡部621设有多个第三通孔6211，多个第三通孔6211在第一止挡部621上均匀间隔开排布，每个第三通孔6211的横截面积小于每个第二通孔613的横截面积，从而在四英寸碳化硅晶体91的生长过程中，碳化硅气体自下而上依次通过第二通孔
613和第三通孔6211流向籽晶40时，第二通孔613和第三通孔6211配合还可以起到对大颗粒杂质的过滤作用，有利于进一步保证四英寸碳化硅晶体91的生长品质。当然本发明于此，参照图10所示，第一止挡部621也可有由环形板624和多个连接板625拼接而成，环形板624和多个连接板625之间限定出多个第三通孔6211，例如，如图10，环形板624和四个连接板625之间限定出四个第三通孔6211。
62.可选地，参照图9所示，连接杆622的上下两端分别设有螺纹段6221，连接杆622的螺纹段6221分别通过螺纹段6221与第一止挡部621和第二止挡部623螺纹连接，由此，便于挡料件62在防护板61上的安装和拆卸。
63.在本发明的另一些实施例中，参照图11所示，防护组件60包括挡料板63，挡料板63具有多个气流通道631，每个气流通道631在挡料板63的厚度方向贯穿挡料板63，气流通道631包括直线段632和弯折段633，例如，在第一位置，结合图1和图11所示，直线段632的一端与第一子腔室211连通，直线段632的另一端朝向靠近第二子腔室212的方向延伸，弯折段633的一端与直线段632的另一端连通，弯折段633的另一端与第二子腔室212连通。可以理解的是，通过使得气体通道包括弯折段633，在第一坩埚20由第一位置转动到第二位置的过程中，流入气流通道631的微小第一碳化硅粉末213会在弯折段633内发生堆积，从而有利于进一步防止第一碳化硅粉末213污染四英寸碳化硅晶体91。
64.在本发明的一些实施例中，参照图1、图12-图13所示，石墨托30包括：外石墨托31和内石墨托32，外石墨托31形成为环形，外石墨托31与第一坩埚20相连，内石墨托32与外石墨托31相连，圆形通孔33和多个通气孔34均设于内石墨托32，在第一位置，籽晶40设于内石墨托32的顶壁。可以理解的是，通过使得石墨托30包括分体式的内石墨托32和外石墨托31，内石墨托32和外石墨托31各自的结构简单，有利于降低石墨托30的加工难度，提高石墨托30的生产效率。例如，参照图14所示，外石墨托31设有两个连接孔311，两个石墨螺栓一一对应地穿过两个连接孔311与内石墨托32相连，由此，结构简单，且可以实现外石墨托31和内石墨托32之间的可靠相连。
65.在本发明的一些实施例中，参照图12和图13所示，内石墨托32包括：多个石墨环321和石墨杆322，多个石墨环321依次套设且间隔开排布，多个石墨环321的中心轴线在同一条直线上，相邻的两个石墨环321间隔开以限定出环形的通气孔34，石墨杆322连接在多个石墨环321之间以固定石墨环321，石墨杆322为多个，多个石墨杆322在内石墨托32的周向上间隔开排布。由此，结构简单，且便于内石墨托32的加工成型。例如，如图13所示，石墨杆322为四个，四个石墨杆322在内石墨托32的周向上均匀间隔开排布。
66.在本发明的一些可选地的实施例中，参照图13所示，相邻的两个石墨环321之间的间隙为0.5mm-1.5mm。换言之，相邻的两个石墨环321之间的间隙w可以取0.5mm-1.5mm中的任一值。例如，相邻的两个石墨环321之间的间隙w可以取0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.1mm、1.2mm或1.5mm等。可以理解的是，通过使得相邻的两个石墨环321之间的间隙为0.5mm-1.5mm，一方面可以使得相邻的两个石墨环321之间的间隙不至于过小，从而可以保证凝结在内石墨托32和籽晶40的硅面41之间的碳化硅量，有利于保证石墨托30和籽晶40之间的可靠连接，另一方面可以使得相邻的两个石墨环321之间的间隙不至于过大，有利于保证内石墨托32的结构强度，从而保证内石墨托32的工作的可靠性。
67.在本发明的一些实施例中，参照图1-2所示，碳化硅晶体生长装置100还包括：多孔
板53，多孔板53设于第三腔室51内，多孔板53被构造成仅适于气体通过，多孔板53位于第二碳化硅粉末52的上方。例如，多孔板53上的通孔的直径为30μm-100μm，第二碳化硅粉末52的直径为300um-1000um。可以理解的是，在六英寸碳化硅晶体92生长过程中，多孔板53可以对自下而上流动的碳化硅气体起到过滤作用，有利于提高六英寸碳化硅晶体92的生长品质。
68.在本发明的一些实施例中，参照图1-图2所示，碳化硅晶体生长装置100还包括在上下方向上依次排布的第一感应线圈81、第二感应线圈82和第三感应线圈83，例如，如图1和图2所示，第一感应线圈81可以包括两组感应线圈，第二感应线圈82可以包括三组感应线圈，第三感应线圈83可以包括四组感应线圈。
69.参照图1-图2所示，第一感应线圈81、第二感应线圈82和第三感应线圈83均环绕石英罩10，第二感应线圈82沿上下方向在第三位置和第四位置之间可移动，在第三位置，第二感应线圈82与第二子腔室212的底部之间的距离为l1，l1满足：20mm≤l1≤50mm，换言之，l1可以取20mm-50mm中的任一值，可以理解的是，在四英寸碳化硅晶体91生长过程中，第一感应线圈81和第二感应线圈82工作，第三感应线圈83不工作，通过将l1控制在合适的范围内，可将第一腔室21内的控制在预设范围内，有利于保证四英寸碳化硅晶体91的生长质量。
70.参照图2所示，在第四位置，第二感应线圈82与第三感应线圈83之间的距离为l2，l2满足：2mm≤l2≤10mm，换言之，l2可以取2mm-10mm中的任一值，可以理解的是，在六英寸碳化硅晶体92的生长过程中，第二感应线圈82和第三感应线圈83作为主要热源，第一感应线圈81起到温度梯度的辅助作用，通过将l2控制在预设范围内，有利于保证向第三腔室51内提供足量的热量，有利于保证六英寸碳化硅晶体92的生长质量。
71.参照图15所示，根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100的控制方法，包括：在第一长晶阶段，控制第一坩埚20保持在第一位置(参照图1)，对第一坩埚20加热第一预设时长以在籽晶40的硅面41生长出四英寸碳化硅晶体91；过渡阶段，控制第一坩埚20由第一位置转动到第二位置(参照图2)；在第二长晶阶段，控制第一坩埚20保持在第二位置，对第二坩埚50加热第二预设时长以在籽晶40的碳面42生长出六英寸碳化硅晶体92，第一预设时长小于第二预设时长。例如，第一预设时长为75h-80h，第二预设时长为140h-160h。
72.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100的控制方法，在长晶之前，可以先通过驱动模块70控制第一坩埚20转动到第一位置，接着将籽晶40放置到第一坩埚20的石墨托30上，在长晶过程中，可先控制第一坩埚20保持在第一位置，对第一坩埚20加热第一预设时长以在籽晶40的硅面41上生长出四英寸碳化硅晶体91，且部分碳化硅气体可以通过通气孔34凝结在籽晶40和石墨托30之间以实现对籽晶40和石墨托30之间的固定，从而实现了籽晶40和石墨托30之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷，然后控制第一坩埚20由第一位置转动到第二位置，对第二坩埚50加热第二预设时长以在籽晶40的碳面42生长出六英寸碳化硅晶体92，由此，可以实现四英寸碳化硅晶体91和六英寸碳化硅晶体92的连续生长，有利于提高长晶效率。
73.在本发明的一些实施例中，碳化硅晶体生长装置100为根据本发明上述实施例的碳化硅晶体生长装置100，参照图3所示，在第一长晶阶段，控制第二感应线圈82处于第三位置，第一感应线圈81和第二感应线圈82工作，第三感应线圈83不工作，有利于实现对第一腔室21内的温度的有效控制，有利于保证在籽晶40的硅面41上生长的四英寸碳化硅晶体91的品质。
74.在过渡阶段，控制第二感应线圈82由第三位置(参照图3)移动到第四位置(参照图4)，例如，可以先控制所述第一坩埚20由第一位置转动到第二位置，然后控制第二感应线圈82由第三位置移动到第四位置，过渡阶段可以历时5min-10min；
75.参照图4所示，在第二长晶阶段，控制第一坩埚20处于第二位置，控制第二感应线圈82处于第四位置，第一感应线圈81不工作，第二感应线圈82和第三感应线圈83均工作。可以理解的是，在第二长晶阶段，第二感应线圈82和第三感应线圈83提供加热第二碳化硅粉末52的热源，由此，有利于实现对第二腔室22和第二腔室22拼接成的腔室内的温度的有效控制，有利于保证在籽晶40的碳面42上生长的六英寸碳化硅晶体92的品质。
76.在本发明的一些实施例中，参照图5所示，控制方法还包括：退火阶段，控制第一坩埚20保持在第二位置，控制退火阶段位于第二长晶阶段之后，在退火阶段，第二感应线圈82位于第三位置，第一感应线圈81和第二感应线圈82工作，第三感应线圈83不工作。可以理解的是，通过对四英寸碳化硅晶体91和六英寸碳化硅晶体92进行退火处理，有利于消除四英寸碳化硅晶体91以及六英寸碳化硅晶体92内的应力，有利于防止晶体开裂，同时通过同时对四英寸碳化硅晶体91以及六英寸碳化硅晶体92退火处理，可以实现对能量的高效利用，有利于降低成本。
77.例如，参照图3-图5所示，在本发明的一个具体示例中，第一碳化硅粉末213选取8目-40目粒径、总重量为3.5kg-4.5kg，第二碳化硅粉末52选取8目-40目粒径、总重量为6.5kg-7kg，籽晶40的极性选择偏4
°
，籽晶40的硅面41的生长晶型为6h-sic单晶，籽晶40的碳面42的生长晶型为4h-sic单晶，碳化硅晶体生长装置100的控制方法具体包括如下步骤：
78.在第一长晶阶段，控制第一坩埚20保持在第一位置，对第一坩埚20加热第一预设时长以在籽晶40的硅面41生长出四英寸碳化硅晶体91(6h-sic)，具体地，如图1所示，籽晶40外缘部分被内石墨托32托举，内石墨托32在籽晶40下端的硅面41上限位出一个尺寸为102mm-105mm的晶体生长面，具体地，控制第二感应线圈82处于第三位置，第一感应线圈81和第二感应线圈82工作，第三感应线圈83不工作，在此过程中，第一感应线圈81和第二感应线圈82的总功率可以为9.5kw-11.5kw，对应温度2250-2300℃，晶体生长时间75h-80h，功率控制分三段式控温，前期按总功率的1h-20％(9.5kw-11.5kw)，2h-50％(9.5kw-11.5kw)，1h-100％(9.5kw-11.5kw)将功率升至9.5kw-11.5kw，长晶压力控制在1.5mbar-1.7mbar。在此过程中，参照图3所示，在重力的作用挡料件62的第一止挡部621与防护板61止挡配合，第二止挡部623位于第一止挡部621的正下方，此时第二通孔613与第三通孔6211的相对设置，碳化硅气体可以自下而上通过第二通孔613和第三通孔6211流向籽晶40，有利于保证四英寸碳化硅晶体91正常生长，同时，部分碳化硅气体可以通过通气孔34凝结在籽晶40和石墨托30之间以实现对籽晶40和石墨托30之间的固定，从而实现了籽晶40和石墨托30之间的自粘接，可以有效避免胶粘法和机械固定法带来的缺陷；
79.参照图4所示，在过渡阶段，先控制第一坩埚20由第一位置转动到第二位置，然后控制第二感应线圈82由第三位置移动到第四位置，总用时5min-10min，在第一坩埚20由第一位置转动到第二位置的过程中，在重力的作用下，第二止挡部623逐步与防护板61止挡配合，从而可以防止第一碳化硅粉末213污染四英寸碳化硅晶体91，有利于保证四英寸碳化硅晶体91的最后的生长品质；
80.参照图4所示，在第二长晶阶段，控制第一坩埚20处于第二位置，控制第二感应线
圈82处于第四位置，第一感应线圈81不工作，第二感应线圈82和第三感应线圈83均工作，此时，第二感应线圈82和第三感应线圈83提供加热第二碳化硅粉末52的热源，具体地，籽晶40的碳面42的晶体生长面的尺寸可以为155mm-165mm，第二感应线圈82和第三感应线圈83的总功率可以为11kw-12kw，对应温度为2100-2150℃，晶体生长时间150h，从而在籽晶40的碳面42生长出六英寸碳化硅晶体92(4h-sic)。
81.参照图5所示，在退火阶段，控制第一坩埚20处于第二位置，第二感应线圈82移动至第三位置，第一感应线圈81和第二感应线圈82工作，第三感应线圈83不工作,第一感应线圈81和第二感应线圈82的总功率升至11kw-12kw，维持5h后，再经过7h-50％(11kw-12kw)，15h-10％(11kw-12kw)，然后功率降为0，做四英寸碳化硅晶体91(6h-sic)和六英寸碳化硅晶体92(6h-sic)的同时退火处理，从而可以实现对能量的高效利用，有利于降低成本。
82.根据本发明实施例的碳化硅晶体生长装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
83.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
84.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
85.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
86.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
88.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。