一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚及生长方法与流程

本发明涉及碳化硅制备，尤其涉及一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚及生长方法。

背景技术：

1、碳化硅广泛应用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、半导体照明、新一代移动通信、消费类电子等领域，被视为支撑能源、交通、信息、国防等产业发展的核心技术；其中通过物理气相传输（pvt）法制备是制备碳化硅晶体的主要方式之一。

2、在pvt法碳化硅晶体生长过程中，受限于气相生长法的特点，由于需要在高温、高压下进行，且制备效率较低，导致碳化硅制备成本居高不下，极大地限制了碳化硅晶体的大批量应用；且在一次生产设备过程中，一个生长室与一个料盒相对应，一次只能够生长一个碳化硅晶体，其生长效率受到限制，影响碳化硅晶体的产量，使得碳化硅生产成本较高，无法满足市场需要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚及生长方法，该发明能够在上下两个生长室内同时生长出碳化硅晶体，并且保证了远离料盒一侧碳化硅晶体生长得均匀一致，保证了碳化硅晶体的质量。

2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，包括：

4、一料盒，用于容纳碳化硅原料；

5、二生长室，内部设置有用于生长晶体的籽晶，上下并列设置于料盒上方，第一个生长室位于料盒上端与之上表面相连通，第二个生长室与料盒之间通过输送组件相连通；

6、一分散装置，安装于第二个生长室下端，包括分散主体，所述分散主体上端安装有分散盘，所述分散盘表面设置有若干个分散嘴，所述分散嘴与输送组件相连通，所述分散嘴圆周布置且与籽晶位置相对应。

7、优选地，所述输送组件安装于分散装置以及料盒之间，所述分散装置下端固定连接有第一安装接头，所述料盒上端固定连接有第二安装接头，所述第一安装接头以及第二安装接头之间可拆卸地固定连接有支撑管。

8、优选地，所述支撑管两侧表面均开有环形的容纳槽，所述安装接头内部设置有与容纳槽相适配的限位环，所述限位环与容纳槽之间设置有弹性元件。

9、优选地，所述分散盘下端固定连接有中空转轴，所述中空转轴上端与分散嘴相连通，下端通过转动密封件与若干个输送组件相连通。

10、优选地，所述分散主体内部开有容纳腔室，所述容纳腔室内部设置有驱动中空转轴转动的电控装置。

11、优选地，所述生长室内径尺寸为100mm~250mm，内径高度为100mm~300mm。

12、优选地，所述分散装置以及料盒上端均固定连接有密封圈，所述密封圈与生长室外径相适配，且朝着生长室底端方向延伸。

13、一种双层结构碳化硅晶体生长方法，包括如下步骤：

14、s1、向料盒内添加碳化硅原料，并且向两个生长室内部预定位置放置籽晶，完成生长预备；

15、s2、待步骤s1生长预备结束后，将两个生长室分别组装于料盒以及分散装置上端，将输送组件插接于预定位置，完成坩埚组装；

16、s3、待组装完毕后，控制料盒以及生长室内至预定温度以及预定压强，让料盒内碳化硅原料完成分解升华，实现生长晶体的连续生长。

17、优选地，在步骤s3的生长过程中，通过电控装置控制分散盘持续高速旋转，让气态碳化硅原料持续从分散嘴处喷出，加速第二个生长室内生长晶体生长。

18、本发明的有益效果为：

19、通过在料盒上端设置两个生长室，并且上端的生长室通过输送组件与料盒相连通，能够实现两个生长室内生长晶体的同步凝华生长，可以在单一生长周期内同时制备2个碳化硅单晶体，有效提高生产效率，且通过设置分散装置能够让气体从多个分散嘴处分散流出，保证了气体流动速率，同时保证了生长出生长晶体的一致性，保证了晶体质量；此外通过控制分散盘转动，能够加速顶端生长室内生长晶体的产生速率，平衡两个生长室之间晶体生长的速率，让二者同时产生，缩短整体晶体生长的时间。

技术特征：

1.一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述输送组件（500）安装于分散装置（600）以及料盒（100）之间，所述分散装置（600）下端固定连接有第一安装接头（530），所述料盒（100）上端固定连接有第二安装接头（510），所述第一安装接头（530）以及第二安装接头（510）之间可拆卸地固定连接有支撑管（520）。

3.根据权利要求2所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述支撑管（520）两侧表面均开有环形的容纳槽（521），所述安装接头内部设置有与容纳槽（521）相适配的限位环，所述限位环与容纳槽（521）之间设置有弹性元件（540）。

4.根据权利要求1所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述分散盘（610）下端固定连接有中空转轴（620），所述中空转轴（620）上端与分散嘴（611）相连通，下端通过转动密封件（630）与若干个输送组件（500）相连通。

5.根据权利要求4所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述分散主体（640）内部开有容纳腔室（641），所述容纳腔室（641）内部设置有驱动中空转轴（620）转动的电控装置（621）。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述生长室（200）内径尺寸为100mm~250mm，内径高度为100mm~300mm。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚，其特征在于，所述分散装置（600）以及料盒（100）上端均固定连接有密封圈，所述密封圈与生长室（200）外径相适配，且朝着生长室（200）底端方向延伸。

8.一种双层结构碳化硅晶体生长方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种双层结构碳化硅晶体生长方法，其特征在于，在步骤s3的生长过程中，通过电控装置（621）控制分散盘（610）持续高速旋转，让气态碳化硅原料持续从分散嘴（611）处喷出，加速第二个生长室（200）内生长晶体（400）生长。

技术总结
本发明提供一种双层结构碳化硅晶体生长坩埚及生长方法，包括料盒、生长室、分散装置、输送组件等装置，上下两个生长室均与下方的料盒相连通，料盒内的粉体开始分解升华，输送至生长室内完成凝华结晶，在两个单独的生长室内能够连续完成两个碳化硅晶体的制备，可以在单一生长周期内同时制备个碳化硅单晶体，有效提高生产效率，降低了生产制造成本。该发明能够在上下两个生长室内同时生长出碳化硅晶体，并且保证了远离料盒一侧碳化硅晶体生长得均匀一致，保证了碳化硅晶体的质量。

技术研发人员：忻隽,贺贤汉,孔海宽,陈建军,涂小牛
受保护的技术使用者：安徽微芯长江半导体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14