等离子掺杂碳化硅长晶炉的制作方法

本发明涉及碳化硅长晶，具体而言，涉及一种等离子掺杂碳化硅长晶炉。

背景技术：

1、在传统的碳化硅籽晶的生长工艺中，一般采用长晶炉对碳化硅粉末加热长晶的方法。但是在长晶的过程中，由于碳与硅的升华温度不同，在不同的时间区间内，升华的碳与硅的浓度比不同，因此，在长达140小时的长晶过程中，很难精准掌握碳与硅的浓度比，也就很难确保长晶品质的一致性，难以提高长晶的良率。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种等离子掺杂碳化硅长晶炉，其能够在长晶的过程中精准掌握碳与硅的浓度比，确保长晶品质的一致性，提高长晶的良率。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明提供一种等离子掺杂碳化硅长晶炉，等离子掺杂碳化硅长晶炉包括：

4、真空腔体；

5、石墨坩埚，设置在真空腔体内，石墨坩埚内装载有碳化硅粉末；

6、电离腔体，通过进气管连通到真空腔体；

7、多个进气支路，每个进气支路上按照气流流向设置有第一控制阀和质量流量控制器，其中，两个进气支路用于分别通入所需流量的含碳气体和含硅气体，电离腔体用于从含碳气体中电离出碳离子、从含硅气体中电离出硅离子，并输入真空腔体中、再扩散进入石墨坩埚中。

8、本发明提供的等离子掺杂碳化硅长晶炉的有益效果包括：

9、通过实时检测真空腔体中碳与硅的浓度比，按照所需的理想的碳与硅的浓度比，利用两个进气支路分别通入所需流量的含碳气体和含硅气体，通过第一控制阀和质量流量控制器就可以精准控制通入的含碳气体和含硅气体各自的量，在电离腔体中，含碳气体中电离出碳离子、含硅气体中电离出硅离子，碳离子和硅离子进入石墨坩埚中参与长晶，这样，在长晶的过程中就能够精准掌握石墨坩埚中碳与硅的浓度比，确保长晶品质的一致性，提高长晶的良率。

10、在可选的实施方式中，进气支路的数量为三个，其中，一个进气支路用于通入掺杂气体，另外两个进气支路用于分别通入甲烷和硅烷。

11、这样，含碳气体选用甲烷(ch4)，含硅气体选用硅烷(sih4)，并分别通过两个进气支路通入电离腔体中，便于精准控制进入真空腔体中碳和硅各自的量，再通过一个进气支路通入掺杂气体，也就进一步精准控制进入真空腔体内掺杂气体的量。

12、在可选的实施方式中，等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

13、扩散板，安装在真空腔体的内部、且位于真空腔体的进气口与石墨坩埚之间，扩散板上均布有通气孔，通气孔用于供进气支路传来的气体穿过。

14、这样，进气管传来的气体经过扩散板可以均匀地向石墨坩埚所在的一侧扩散，提高气体扩散进入石墨坩埚内的均匀性。

15、在可选的实施方式中，扩散板的直径等于真空腔体的内径。

16、这样，扩散板能够对全部进入真空腔体的气体进行扩散，提高气体的均匀性。

17、在可选的实施方式中，等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

18、真空泵，通过抽气管连通到真空腔体，真空泵用于对真空腔体抽气。

19、在可选的实施方式中，抽气管连通在真空腔体的底部，进气管连通在真空腔体的顶部。

20、这样，真空泵位于真空腔体内气体流向的下游，有利于真空泵高效地对真空腔体内进行抽真空。

21、在可选的实施方式中，等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括射频电源和射频匹配器，射频电源、射频匹配器和电离腔体依次连接。

22、这样，对含碳气体和含硅气体的电离装置结构形式简单、控制方便。

23、在可选的实施方式中，在进气支路上质量流量控制器的出口还设置有第二控制阀。

24、这样，在进气管道不需要进气时，第一控制阀和第二控制阀同时关闭，可以对质量流量控制器起到保护，有利于在进气时质量流量控制器精准检测进气量。

25、在可选的实施方式中，进气管的入口和出口分别设置有第三控制阀和第四控制阀。

26、这样，在真空腔体不需要进气时，同时关闭第三控制阀和第四控制阀能够对真空腔体和电离腔体起到保护作用。

27、在可选的实施方式中，等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

28、桶型石墨加热器，设置在真空腔体内，石墨坩埚位于桶型石墨加热器的内部。

29、这样，桶型石墨加热器的上下两端均为开口，有利于真空腔体内的气体从上至下流动，而且，桶型石墨加热器外侧的气体也可以通过桶型石墨加热器的侧壁扩散进入石墨坩埚所在的内部。

技术特征：

1.一种等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述等离子掺杂碳化硅长晶炉包括：

2.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述进气支路(10)的数量为三个，其中，一个所述进气支路(10)用于通入掺杂气体，另外两个所述进气支路(10)用于分别通入甲烷和硅烷。

3.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

4.根据权利要求3所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述扩散板(3)的直径等于所述真空腔体(1)的内径。

5.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

6.根据权利要求5所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述抽气管(16)连通在所述真空腔体(1)的底部，所述进气管(8)连通在所述真空腔体(1)的顶部。

7.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括射频电源(6)和射频匹配器(7)，所述射频电源(6)、所述射频匹配器(7)和所述电离腔体(9)依次连接。

8.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，在所述进气支路(10)上所述质量流量控制器(12)的出口还设置有第二控制阀(13)。

9.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述进气管(8)的入口和出口分别设置有第三控制阀(14)和第四控制阀(15)。

10.根据权利要求1所述的等离子掺杂碳化硅长晶炉，其特征在于，所述等离子掺杂碳化硅长晶炉还包括：

技术总结
本发明的实施例提供了一种等离子掺杂碳化硅长晶炉，涉及碳化硅长晶技术领域。等离子掺杂碳化硅长晶炉包括真空腔体、石墨坩埚、电离腔体和多个进气支路，其中，石墨坩埚设置在真空腔体内，石墨坩埚内装载有碳化硅粉末；电离腔体通过进气管连通到真空腔体；每个进气支路上按照气流流向设置有第一控制阀和质量流量控制器，其中，两个进气支路用于分别通入所需流量的含碳气体和含硅气体，电离腔体用于从含碳气体中电离出碳离子、从含硅气体中电离出硅离子，并输入真空腔体中、再扩散进入石墨坩埚中。这样，在等离子掺杂碳化硅长晶炉进行长晶的过程中精准控制碳与硅的浓度比，确保长晶品质的一致性，提高长晶的良率。

技术研发人员：袁刚俊,罗鸿,王奇缘,苏兆鸣
受保护的技术使用者：通威微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13