一种碳化硅晶体生长装置和装填方法与流程

1.本发明涉及碳化硅晶体制备技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅晶体生长装置和装填方法。


背景技术：

2.碳化硅(sic)是第三代宽带隙半导体材料的代表材料，其禁带宽度大、临界击穿电场强度高、载流子饱和迁移速度高、热导率高，并具有极好的化学稳定性正是基于上述优异的物理化学性质，sic在微电子和光电子领域有着广泛的应用。
3.目前碳化硅单晶生长以物理气相输运法(pvt)为主要生长方式，已经被证明是生长sic晶体最成熟的方法。其主要工艺过程是将sic粉料加热到2200～2500℃升华，同时在惰性气氛的保护下，使升华的气氛在冷端籽晶上结晶成为碳化硅晶体。
4.但是，现有技术中，碳化硅晶体生长的过程十分漫长，往往需要100h以上，如此漫长的时间容易导致碳化硅粉料产生的气相中的si和c的占比失衡，使其容易出现碳化现象。原料碳化所产生的碳颗粒会随着气流被带到晶体表面，则容易形成碳包裹，碳包裹的形成直接导致晶体质量的下降，严重时还会诱发mpd(碳化硅晶片微管密度)缺陷，多型等质量缺陷，导致整颗晶体的报废，对实际生产造成损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种碳化硅晶体生长装置，其通过第一导流件和第二导流件的配合设置，可延长碳化硅气相组分上升的行程，并阻挡碳颗粒向籽晶运动，能保证碳化硅晶体的生长质量。
6.本发明的另一目的在于提供一种碳化硅晶体生长装置的装填方法，该方法通过在第一原料与坩埚侧壁之间装填挥发速率更慢的第二原料，能源头上限制原料碳化，降低碳包裹现象的出现几率，从而进一步地提高碳化硅晶体的生长质量。
7.本发明的实施例是这样实现的：
8.第一方面，本发明提供一种碳化硅晶体生长装置，包括：
9.坩埚体，坩埚体包括坩埚底壁与坩埚侧壁，坩埚底壁与坩埚侧壁围合形成有腔室；
10.坩埚盖，坩埚盖盖设于坩埚侧壁与坩埚底壁相对的一侧；
11.若干第一导流件，第一导流件从坩埚侧壁向腔室的中部延伸；
12.若干第二导流件，第二导流件从腔室的中部向坩埚侧壁延伸；
13.第一导流件和第二导流件位于不同的平面，第一导流件和第二导流件之间被配置为气氛传输通道。
14.在可选的实施方式中，沿坩埚底壁向坩埚盖的方向，相邻两个第一导流件之间设置有至少一个第二导流件，或者，相邻两个第二导流件之间设置有至少一个第一导流件。
15.在可选的实施方式中，第一导流件朝坩埚盖所在方向倾斜设置，且第一导流件远离坩埚侧壁的一端围合形成有与气氛传输通道连通的气氛传输口，第二导流件在径向方向
所在平面上的正投影面覆盖或者覆盖且超出气氛传输口。
16.在可选的实施方式中，生长装置，还包括：
17.支撑件，支撑件的一端与第二导流件的中部连接，支撑件另一端与坩埚底壁连接，且贯穿于气氛传输通道。
18.在可选的实施方式中，支撑件垂直于坩埚底壁设置，第二导流件垂直于支撑件设置；或者，支撑件垂直于坩埚底壁设置，第二导流件远离支撑件的一端朝坩埚底壁所在的方向倾斜设置。
19.在可选的实施方式中，坩埚侧壁上设置有用于支撑第一导流件的支撑体。
20.在可选的实施方式中，坩埚侧壁在远离坩埚底壁的一端的内缘相对轴向方向倾斜，且在朝向坩埚盖的方向上逐渐收紧并围合成导流室。
21.在可选的实施方式中，腔室包括相互连通的生长腔室和原料腔室；生长腔室靠近坩埚盖所在一侧，原料腔室靠近坩埚底壁所在一侧；
22.第一导流件和第二导流件设置在生长腔室内；
23.原料腔室包括用于装填不同原料的第一容置区域和第二容置区域，其中，第二容置区域绕设于第一容置区域外。
24.在可选的实施方式中，第一导流件在径向方向所在平面上的正投影面覆盖或者覆盖且超出第二容置区域在径向方向所在平面上的正投影面。
25.第二方面，本发明提供一种碳化硅晶体生长装置的装填方法，碳化硅晶体生长装置，包括：坩埚体、坩埚盖、若干第一导流件和若干第二导流件；坩埚体包括坩埚底壁与坩埚侧壁，坩埚底壁与坩埚侧壁围合形成有腔室，坩埚盖盖设于坩埚侧壁与坩埚底壁相对的一侧，腔室包括相互连通的生长腔室和原料腔室，生长腔室靠近坩埚盖所在一侧，原料腔室靠近坩埚底壁所在一侧，原料腔室包括第一容置区域和第二容置区域，且第二容置区域绕设于第一容置区域外；第一导流件从坩埚侧壁向腔室的中部延伸；第二导流件从腔室的中部向坩埚侧壁延伸；第一导流件和第二导流件位于不同的平面，第一导流件和第二导流件之间被配置为气氛传输通道；
26.装填方法，包括：
27.在第一容置区域内装填第一原料；
28.在第二容置区域内装填第二原料；其中，第一原料和第二原料为不同的原料，第一原料的挥发速率大于第二原料的挥发速率。
29.在可选的实施方式中，第一原料与第二原料为不同形态的同一种原料；
30.其中，第一原料为碳化硅粉料，第二原料为碳化硅晶块料。
31.在可选的实施方式中，在第一容置区域内装填第一原料之前，装填方法还包括：
32.在第一容置区域内装填含铈化合物粉料。
33.本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：
34.本发明的实施例提供了一种碳化硅晶体生长装置，包括坩埚体、坩埚盖、若干第一导流件和若干第二导流件；坩埚体包括坩埚底壁与坩埚侧壁，坩埚底壁与坩埚侧壁围合形成有腔室；坩埚盖盖设于坩埚侧壁与坩埚底壁相对的一侧；第一导流件从坩埚侧壁向腔室的中部延伸；第二导流件从腔室的中部向坩埚侧壁延伸；第一导流件和第二导流件位于不同的平面，第一导流件和第二导流件之间被配置为气氛传输通道。
35.一方面，该坩埚体通过第一导流件的设置，能提供导流作用，保证碳化硅气相组分能向籽晶运动，另一方面，通过第一导流件和第二导流件的配合，可延长碳化硅气相组分上升的行程，并阻挡碳颗粒向籽晶运动，能保证碳化硅晶体的生长质量。
36.本发明的实施例还提供了一种碳化硅晶体生长装置的装填方法，该方法通过在第一原料与坩埚侧壁之间装填挥发速率更慢的第二原料，能源头上限制原料碳化，降低碳包裹现象的出现几率，从而进一步地提高碳化硅晶体的生长质量。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为本发明的实施例提供的碳化硅晶体生长装置的结构示意图。
39.图标:10-碳化硅晶体生长装置；101-坩埚体；105-坩埚侧壁；107-坩埚底壁；109-开口；111-腔室；113-第一容置区域；115-第二容置区域；117-抑制区域；119-碳化硅粉料；121-碳化硅晶块料；123-含铈化合物粉料；125-坩埚盖；127-籽晶；129-第一导流件；131-第一端；133-第二端；134-气氛传输通道；135-入口；137-气氛传输口；139-支撑体；141-第二导流件；143-连接端；145-自由端；147-导流室；149-支撑件；151-原料腔室；153-生长腔室。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.相关技术中，碳化硅晶体生长的过程十分漫长，往往需要100h以上，且由于硅组分的溢出速度大于碳组分，如此漫长的时间容易导致原料中碳成分远大于硅，从而造成碳化硅粉料产生的气相中的si和c的占比失衡，使其容易出现碳化现象。原料碳化所产生的碳颗粒会随着气流被带到晶体表面，则容易形成碳包裹，碳包裹的形成直接导致晶体质量的下降，严重时还会诱发mpd，多型等质量缺陷，导致整颗晶体的报废，对实际生产造成损失。
47.有鉴于此，本实施例提供了一种能延长碳化硅气相组分上升的行程，并阻挡碳颗粒向籽晶运动的碳化硅生长装置，能充分保证碳化硅晶体的生长质量。下面对该碳化硅晶体生长装置的结构进行详细地介绍。
48.图1为本实施例提供的碳化硅晶体生长装置10的结构示意图。本实施例提供了一种碳化硅晶体生长设备，其包括图1所示的碳化硅晶体生长装置10、加热装置(图未示出)、抽真空装置(图未示出)以及保护气输入装置(图未示出)。
49.详细地，碳化硅晶体生长装置10为一个坩埚结构，其为碳化硅晶体生长的场所。加热装置设置在碳化硅晶体装置的外周，可为线圈通电加热装置，用于为碳化硅晶体生长装置10加热，以保证其内部能达到碳化硅晶体生长所需的温度。抽真空装置用于为碳化硅晶体生长装置10进行抽真空作业，以便于进行碳化硅晶体生长作业。保护气输入装置，用于输入氩气等惰性气体、氢气，又或者氢气和氩气混合物作为保护气，保证碳化硅制备作业的高效进行。
50.请再次参阅图1，在本实施例中，碳化硅晶体生长装置10包括坩埚体101、若干第一导流件129、若干第二导流件141以及坩埚盖125。
51.示例性的，坩埚体101呈圆筒状结构，为开设有开口109的半封闭筒状结构。坩埚体101包括弧形封闭的坩埚侧壁105以及位于坩埚侧壁105远离开口109一端的坩埚底壁107，坩埚侧壁105和坩埚底壁107围成筒状的与开口109连通的腔室111。腔室111具体包括原料腔室151和生长腔室153，原料腔室151靠近坩埚底壁107所在一侧设置，用于放置用于生长碳化硅晶体的原料，生长腔室153靠近开口109的一侧设置，用于为碳化硅晶体生长提供场所。坩埚盖125呈圆盘状，其尺寸与开口109尺寸匹配，能盖设于开口109处并封闭开口109，保证生长作业的密闭性和可靠性。在进行碳化硅晶体生长作业时，可将碳化硅粉料119放置于腔室111内，将籽晶127设置于坩埚盖125朝向开口109的一侧，待加热装置进行加热作业时，可使得碳化硅粉料119受热升华形成的气相沉积于籽晶127表面，以形成碳化硅晶体。
52.第一导流件129的数量为一个或多个，当第一导流件129为多个的情况下，多个第一导流件129间隔设置于腔室111的生长腔室153内，且每个第一导流件129均从坩埚侧壁105向腔室111的中部延伸。第二导流件141的数量也为一个或多个，当第二导流件141为多个的情况下，多个第二导流件141间隔设置于腔室111的生长腔室153内，每个第二导流件141均从腔室111的中部向坩埚侧壁105延伸。并且，第一导流件129和第二导流件141位于不同的平面，第一导流件129和第二导流件141之间形成气氛传输通道134。
53.通过第一导流件129和第二导流件141的配合，使得气氛传输通道134扭曲，从而使得碳化硅粉料119加热后形成的气相组分沿着扭曲的气氛传输通道134到达籽晶127处，从而延长了碳化硅气相组分上升的行程，且能够阻挡掉部分碳颗粒以及气氛中的杂质，保证了碳化硅晶体的生长质量。
54.示例性的，通过第一导流件129的设置，能在对碳化硅粉料119加热后形成的气相组分进行引导，使其能向上运动至籽晶127处，以进行碳化硅晶体的生长作业。通过第二导流件141的设置，能与第一导流件129配合延长碳化硅气相组分上升的行程，并阻挡碳颗粒向籽晶127运动，同时也能够阻挡气氛中的杂质，从而能保证碳化硅晶体的生长质量。
55.请再次参阅图1，在本实施例中，沿腔室111的坩埚底壁107向坩埚盖125的方向，相邻两个第一导流件129之间设置有至少一个第二导流件141，或者，相邻两个第二导流件141之间设置有至少一个第一导流件129。
56.示例性的，如图1所示，多个第一导流件129和多个第二导流件141在坩埚底壁107向坩埚盖125的方向上依次交替设置。通过这样设置使得气相气氛经过靠近坩埚底壁107的第一导流件129后被靠近坩埚底壁107的第二导流件141遮挡，除去气氛中的杂质以及碳颗粒，然后气相气氛再经由接下来依次设置的第一导流件129，被接下来依次设置的第二导流件141遮挡，经过多次的遮挡后，气氛中夹杂的杂质以及碳包裹基本被除去，从而进一步地降低碳包裹情况的出现几率，以充分保证碳化硅晶体的生长质量。
57.当然，在其他实施例中，当第一导流件129的数量增加或减少时，第二导流件141的数量也可随之增加或减少，或者，还可以一个第一导流件129对应设置两个第二导流件141，又或者两个第一导流件129对应设置一个第二导流件141等，能保证碳化硅晶体的生长质量即可，本实施例不再赘述。
58.在一些实施例中，第一导流件129为两端具有开口的锥状的导流罩，示例性的，导流罩可以为圆锥状结构，第一导流件129的第一端131的周向围合形成与气氛传输通道134连通的入口135，第一导流件129的第二端133的周向形成气氛传输通道134连通的气氛传输口137，气氛传输口137尺寸小于入口135尺寸，由于导流罩的第一端131远离开口109，第二端133靠近开口109，且气氛传输口137尺寸小于入口135尺寸，从而使得气氛能够经由第一导流件129导流到气氛传输口137处。
59.在另一些实施例中，第二导流件141在径向方向所在平面上的正投影面覆盖或者覆盖且超出气氛传输口137，示例性的，将第一导流件129的结构设置为锥状结构，第二导流件141覆盖在气氛传输口137上，一方面能对高温下升华的气相组分进行导流，从而保证其能向籽晶127位置有效运动，以生成碳化硅晶体；另一方面，还能一定程度阻挡碳颗粒，以使得碳颗粒沿其延伸方向落下，从而进一步地减少碳包裹，以保证碳化硅晶体质量。
60.作为可选的实施方式，气氛传输口137与开口109的中部位置相对，以使得第一导流件129能引导气相依次经过入口135和气氛传输口137后向中部位置运动，以在保证气相能到达籽晶127表面的同时，有效地阻挡碳颗粒运动，从而保证碳化硅晶体质量。
61.示例性的，第一导流件129呈圆锥状结构，多个第一导流件129设置为同轴线布置，如此，可以保证阻挡效果和导流效果，从而能进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。
62.请再次参阅图1，在本实施例中，坩埚侧壁105上设置有用于支撑第一导流件129的支撑体139。示例性的，支撑体139可以设置为支撑台阶，支撑台阶呈直角状，且具有面向开
口109的支撑面，第一导流件129的第一端131支撑于支撑面，且与坩埚体101的坩埚侧壁105抵接。通过支撑台阶的设置，以充分保证第一导流件129放入后的稳定性，从而保证导流和阻挡作业的稳定性，进而能充分保证碳化硅晶体的生长质量。同时，通过支撑台阶的设置，使得第一导流件129的安装、拆卸以及维护作业更便捷，能提高作业效率和质量。
63.作为可选的方案，请再次参阅图1，在本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括设置于腔室111内的支撑件149，支撑件149的一端与每个第二导流件141中部连接，支撑件149另一端与坩埚底壁107连接，且贯穿于气氛传输通道134。示例性的，支撑件149呈棒状结构；当然，在另一些实施方式中，支撑件149也可以设置为板状或杆状结构。同时，第二导流件141的中部与支撑件149的一端连接后，第二导流件141的外端向坩埚侧壁105延伸。通过支撑件149的设置，能稳固第二导流件141，从而能保证阻挡效果，保证碳化硅晶体的生长质量。
64.详细地，在本实施例中，第二导流件141为绕支撑件149周向绕设的挡板，且每个第二导流件141均包括连接端143和自由端145，连接端143位于中部，以与支撑件149固定连接，自由端145位于周向，并向远离支撑件149的方向延伸。
65.在一些实施例中，支撑件149垂直于坩埚底壁107设置，第二导流件141垂直于支撑件149设置；或者，支撑件149垂直于坩埚底壁107设置，第二导流件141远离支撑件149的一端朝坩埚底壁107所在的方向倾斜设置。示例性的，第二导流件141具体可以设置为图1所示的锥状结构，此时第二导流件141相较于支撑件149倾斜设置，例如倾斜角度可以设置为60
°
～90
°
之间，且向第二导流件141靠近坩埚底壁107的方向倾斜延伸，以挡设于气氛传输口137外，从而能有效地阻挡从气氛传输口137输出的气相结构内的碳颗粒，以充分保证碳化硅晶体生长质量。当然，在其他实施例中，第二导流件141也能垂直于支撑件149设置，本实施例不再赘述。
66.需要说明的是，在本实施例中，支撑件149大致位于筒状的坩埚体101的轴线上，第二导流件141为以支撑件149为中心绕设而成的板状结构，且第二导流件141的轴线与引导件的轴线重合，以保证阻挡作业的均匀性和可靠性，从而进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。当然，在其他实施例中，支撑件149也可以设置于靠近坩埚侧壁105的位置，能保证第二导流件141的稳定性，保证阻挡效果即可，本实施例均不再赘述。
67.请再次参阅图1，在一些实施例中，腔室111包括相互连通的生长腔室153和原料腔室151；生长腔室153靠近坩埚盖125所在一侧，原料腔室151靠近坩埚底壁107所在一侧；第一导流件129和第二导流件141设置在生长腔室153内；原料腔室151包括用于填装不同原料的第一容置区域113和第二容置区域115，其中，第二容置区域115绕设于第一容置区域113外。示例性的，第一容置区域113位于与开口109相对的中部位置，第二容置区域115绕设于第一容置区域113外，且位于第一容置区域113与坩埚侧壁105之间。第一容置区域113与第二容置区域115用于装填不同原料。需要说明的是，这里的不同原料，可以是不同种类的原料，也可以是同一种类但是不同形态的原料。
68.在一些可选的实施方式中，第一容置区域113用于装填第一原料，第二容置区域115用于装填第二原料，其中，第一原料的挥发速率大于第二原料的挥发速率。示例性的，第一容置区域可用于装填碳化硅粉料119，第二容置区域115可用于装填碳化硅晶块料121。当然，在其他实施例中，第一原料和第二原料的种类还可以根据需求进行调整和选择，能达到
制备目的即可，本实施例不做限定。
69.由于坩埚体101在加热装置进行加热作业时，其坩埚侧壁105的温度更高，且温度逐渐向内部降低，中部位置的温度最低，因而碳化硅粉料119与坩埚侧壁105接触的部分的硅成分容易溢出，使得碳化硅粉料119出现碳化。因而，本发明的实施例将该碳化硅晶体生长装置10的碳化硅粉料119设置于第二容置区域115内缘的第一容置区域113内，可减少碳化硅粉料119与坩埚的坩埚侧壁105的接触面积，从而能降低碳化硅粉料119发生碳化的几率，进而能从源头上限制碳化硅粉料119碳化，降低碳包裹现象的出现几率，以充分保证碳化硅晶体的生长质量。
70.同时，由于碳化硅粉料119容易碳化的原因在于硅组分的溢出速度大于碳组分，而碳化硅晶块料121由于呈单晶或多晶状，不存在硅组分单独溢出的问题，因而本实施例将与壁体接触的部分设置为碳化硅晶块料121，使其不易出现碳化问题，能保证碳化硅晶体生长质量，且由于碳化硅晶块料121升华后碳和硅的占比均匀，因而其还能保证在加热状态下升华后形成气相中碳和硅占比的均匀性，从而能进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。
71.并且，由于坩埚体101在受热情况下顶端和底端的温度相对较低，顶端和底端的中部位置温度相对较高，因而将第一容置区域113和第二容置区域115均设置为靠近坩埚底壁107的位置，更进一步地降低碳化硅粉料119碳化的几率，从而进一步地提高碳化硅晶体的生长质量。
72.需要说明的是，在本实施例中，碳化硅晶块料121沿坩埚体101径向的铺设厚度占坩埚体101的内径30％-50％，填充厚度不小于50mm，填装高度40-90mm，此占比和尺寸设置，可达到均匀温梯的效果，使得碳化硅粉料119顶部可实现更加均一的温梯分布，从而能充分保证碳化硅晶体的生长质量。当然，在其他实施例中，填充的尺寸和占比均还可以根据需求进行调整，能保证碳化硅晶体的生长质量即可，本实施例不再赘述。
73.此外，需要说明的是，第一原料与第二原料属于不同形态的同一种类的原料的情况下，例如都属于碳化硅材质，还可以使得气氛中其他杂质更少。
74.作为可选的方案，在本实施例中，第一导流件129在径向方向所在平面上的正投影面覆盖或者覆盖且超出第二容置区域115在径向方向所在平面上的正投影面。通过这样设置，能充分保证阻挡和导流效果，以保证碳化硅晶体的生长质量。
75.进一步可选地，腔室111的原料腔室151还包括位于第一容置区域113的底端与坩埚体101的坩埚底壁107之间的抑制区域117，第二容置区域115绕设于第一容置区域113和抑制区域117外，且抑制区域117用于放置含铈化合物粉料123。一方面，通过抑制区域117的设置，使得碳化硅粉料119与坩埚底壁107无接触，从而使得碳化硅粉料119与坩埚体101的壁体无直接接触，能进一步地降低碳化出现的几率，从而保证碳化硅晶体的生长质量；另一方面，抑制区域117内可设置含铈化合物粉料123，含铈化合物粉料123的铈原子进入到晶体生长界面时，能够降低生长界面的温度、降低生长界面的表面能，从而有利于4h-sic晶体的生长；同时，铈原子进入到晶体生长界面还能够提高碳元素与硅元素的含量比，从而有利于将晶体稳定在4h晶型，从而能更进一步地降低碳化出现的几率，减少碳包裹，保证碳化硅晶体的生长质量。
76.也即，通过抑制区域117和含铈化合物粉料123的使用，可在不影响晶体生长及抑制碳包裹物的同时，以避免晶体中多型的产生，从而还能更进一步地保证碳化硅晶体的生
长质量。
77.需要说明的是，在本实施例中，含铈化合物粉料123具体选择为氧化铈等，氧化铈能在不影响晶体生长及抑制碳包裹物的同时，避免晶体中多型的产生。
78.还需要说明的是，在本实施例中，第一容置区域113、抑制区域117以及第二容置区域115之间并不存在明确的分隔件，在装填原料时，可先装填块状的碳化硅晶块料121，然后再在碳化硅晶块料121的中间装填含铈化合物粉料123，最后将碳化硅粉料119均匀铺撒在含铈化合物粉料123上方即可。在其他实施例中，也可以在第一容置区域113、抑制区域117以及第二容置区域115之间设置石墨分隔件(图未示出)，以对区域进行划分，本实施例不再赘述。
79.另外，还需要指出的是，在本实施例中，第一容置区域113和抑制区域117的直径设置为相同，且碳化硅粉料119装填后与碳化硅晶块料121平齐，以充分保证碳化硅晶体生长作业的质量和效率。
80.请再次参阅图1，在一些实施例中，坩埚侧壁105在远离坩埚底壁107的一端的内缘相对轴向方向倾斜，且在朝向坩埚盖125的方向上逐渐收紧并围合成导流室147。示例性的，坩埚体101靠近开口109处的坩埚侧壁105的内缘可设置为相对轴向方向倾斜，且在朝向坩埚盖125的方向上逐渐收紧，以围合形成导流室147，以将经过导流罩导流和挡板阻挡后的气相导向籽晶127，以保证碳化硅晶体的生长质量和生长效率。
81.示例性的，碳化硅晶体生长装置10还包括包裹于坩埚体101以及坩埚盖125外的多层石墨软毡保温层，以提供保温功能，保证生长的效率和质量。
82.请再参阅图1，本实施例还提供了一种碳化硅晶体生长装置10的装填方法，该碳化硅晶体生长装置10至少包括：坩埚体101、坩埚盖125、若干第一导流件129和若干第二导流件141；坩埚体101包括坩埚底壁107和坩埚侧壁105，坩埚底壁107与坩埚侧壁105围合形成有腔室111，坩埚盖125盖设于坩埚侧壁105与坩埚底壁107相对的一侧，腔室111包括相互连通的生长腔室153和原料腔室151，生长腔室153靠近坩埚盖125所在一侧，原料腔室151靠近坩埚底壁107所在一侧，原料腔室151包括第一容置区域113和第二容置区域115，且第二容置区域115绕设于第一容置区域113外；第一导流件129从坩埚侧壁105向腔室111的中部延伸；第二导流件141从腔室111的中部向坩埚侧壁105延伸；第一导流件129和第二导流件141之间被配置为气氛传输通道；该填装方法具体包括：
83.s1：在第一容置区域113装填第一原料；
84.s2：在第二容置区域115装填第二原料，且第一原料和第二原料为不同的原料，第一原料的挥发速率大于第二原料的挥发速率。
85.示例性的，第一原料和第二原料可选择为不同形态的同一种原料，其中，第一原料可选择为碳化硅粉料119，第二原料可选择为碳化硅晶块料121。
86.详细地，步骤s1和步骤s2无先后顺序之分，既可以先进行s1步骤，也可以先进行s2步骤。同时，由于坩埚体101在加热装置进行加热作业时，其坩埚侧壁105的温度更高，且温度逐渐向内部降低，中部位置的温度最低，因而碳化硅粉料119与坩埚侧壁105接触的部分的硅成分容易溢出，使得碳化硅粉料119出现碳化。由于碳化硅粉料119容易碳化的原因在于硅组分的溢出速度大于碳组分，而碳化硅晶块料121由于呈单晶或多晶状，不存在硅组分单独溢出的问题。因而，本实施例将该碳化硅晶体生长装置10的碳化硅粉料119设置于第二
容置区域115内缘的第一容置区域113内，将碳化硅晶块料121设置于第二容置区域115内，可减少碳化硅粉料119与坩埚的坩埚侧壁105的接触面积，从而能降低碳化硅粉料119发生碳化的几率，进而能从源头上限制碳化硅粉料119碳化，降低碳包裹现象的出现几率，以充分保证碳化硅晶体的生长质量。
87.作为可选的方案，在装填碳化硅粉料119之间，碳化硅晶体生长装置10的装填方法还包括在第一容置区域113内装填碳化硅粉料119之前，在第一容置区域113内装填含铈化合物粉料123，以使含铈化合物粉料123位于碳化硅粉料119与坩埚底壁107之间，以在制备过程时，可以在不影响晶体生长及抑制碳包裹物的同时，以避免晶体中多型的产生，从而还能更进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。
88.下面对本发明提供的碳化硅晶体生长设备的安装过程、工作原理及有益效果进行详细地介绍：
89.该碳化硅晶体生长设备进行装配作业时，可先进行碳化硅晶体生长装置10的装配作业，再依次连接加热装置、抽真空装置以及保护气输入装置等。其中，进行碳化硅晶体生长装置10的装配时，可先将碳化硅晶块料121装入第二容置区域115，然后将含铈化合物粉料123装入抑制区域117，并将碳化硅粉料119均匀铺撒在抑制区域117上方的第一容置区域113内；接着，盖上粘接有4h-sic籽晶127的坩埚盖125，在坩埚盖125及坩埚体101的周围包裹石墨软毡保温层后即可进行生长作业，以得到4h-sic晶体及晶片。得到的4h-sic晶体及晶片肉眼观察无可见缺陷，边缘无多晶，在强光及偏光仪下均无碳包裹物，uv灯照射下无多型发现。
90.在上述过程中，一方面，该碳化硅晶体生长装置10采用特殊的装填工艺，将碳化硅粉料119设置于第二容置区域115所形成的第一容置区域113内，可减少碳化硅粉料119与坩埚的壁体的接触面积，坩埚壁体的温度相对中心区域温度更高，更易使碳化硅粉料119碳化，因而降低碳化硅粉料119与壁体的接触面积能降低碳化硅粉料119发生碳化的几率，进而能从源头上限制碳化硅粉料119碳化，降低碳包裹现象的出现几率，以充分保证碳化硅晶体的生长质量。另一方面，通过第一导流件129和第二导流件141的配合，可以对高温下升华的气相组分进行多次阻挡，以去除随气相上升的碳颗粒以及原料中的杂质，以进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。同时，还设置有含铈化合物粉料123，可在不影响晶体生长及抑制碳包裹物的同时，添加含铈化合物粉料123以避免晶体中多型的产生，以更进一步地保证碳化硅晶体的生长质量。
91.综上所述，本发明的实施例提供了一种能降低碳化硅粉料119发生碳化的碳化硅晶体生长装置10和设备，其能够从限制原料碳化，降低碳包裹现象的出现几率，以充分保证碳化硅晶体的生长质量。
92.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。