一种多坩埚液相外延SiC晶体的承载装置的制作方法

本实用新型属于新材料晶体加工领域，具体涉及一种实现多坩埚液相外延SiC晶体方法的承载装置。

背景技术：

碳化硅(SiC)与硅(Si)相比具有更大的能带隙，前者具备更优异的物理性能。作为正在逐渐兴起的新一代半导体材料，高品质SiC单晶的制造方法引起该领域技术人员越来越多的关注。目前生长SiC单晶的方法主要分为气相法和液相法。与气相法相比，液相法的生长速度低，但为追求制造出高质量的SiC单晶，这种方法是值得推广的。液相法具有相对高的多型体可控性并能有效地减少微管、层错等晶体缺陷，可获得结晶性良好的高质量SiC单晶。它是一种有利于生成大块高纯度SiC单晶的方法，并且避免了气相法中生长所得晶体存在的微管和层错等常见问题。因此，近年来该领域的专家们已经进行了多项研究(见日本专利申请公开2004-2173(JP-A-2004-2173)、日本专利申请公开2000-264790(JP-A-2000-264790)、日本专利申请公开2007-76986(JP-A-2007-76986))，尝试利用液相外延生长SiC晶体的方法来提高生长速率。

在典型的液相法中，是通过加热将石墨坩埚内的Si达到熔融状态，该熔融Si存在温度梯度，从熔融Si内部向表面温度下降，保持从熔融Si内部向熔融Si表面降温的温度梯度。石墨坩埚中的C在坩埚底部高温区域熔解并融入到Si熔融液中，随后主要由Si熔融液的对流作用将C熔融液上升到达Si熔融液表面附近的低温区，由此使得C熔融液在低温区中过饱和。将固定在石墨棒末端的SiC籽晶通过石墨棒的拉伸保持紧邻在熔融液表面，在这期间，过饱和的C通过在SiC籽晶上外延生长，由此得到SiC单晶。

然而根据这类传统的液相法会存在如下情况：在SiC晶体的生长面上往往会相对容易地产生小丘。如果产生小丘的话，单晶可以由小丘单独地生长，从而导致多晶化。即便有轻微的生长条件变化，例如晶体生长表面处的熔融液中C浓度和温度的轻微变化会引发多个单独生长丘的多晶化，有碍形成具有平坦生长表面的均匀单晶，存在难以稳定维持平坦的结晶生长面的问题。液相法是热平衡过程，与升华法相比理论上更容易控制生长条件，但为了解决稳定维持平坦的结晶生长面这个问题，必须非常严格地控制熔融液的对流、温度梯度等参数，给具体操作带来了极大的难度。

技术实现要素：

根据现有技术存在的不足和空白，本实用新型的发明人提供了一种多坩埚液相外延SiC晶体的承载装置，通过石墨绳的牵制让SiC籽晶固定在坩埚底部浸渍在熔融液中生长，由此既能给SiC晶体的生长提供了相对稳定的生长环境，通过熔融液的流动易于将C向底部SiC籽晶附近部分供给，同时又进行多坩埚生长提高生产效率，解决了溶液法中存在的生长环境不稳定、生长速率低等一系列难题。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种多坩埚液相外延SiC晶体的承载装置，该承载装置结构如下：

包括腔体，所述腔体内设置有若干个坩埚，所述坩埚底部外侧连接有石墨绳，所述的坩埚底部连接有SiC籽晶；所述坩埚为石墨坩埚；

利用该承载装置实现多坩埚液相外延SiC晶体的方法，具体步骤为：

将SiC籽晶固定在坩埚底部，并将Si原料置于坩埚内，之后将坩埚均匀放置在腔体内，并将每个坩埚底部连接的石墨绳聚集在一起置于腔体外，之后密闭腔体，并将腔体置于常规液相法中常规晶体生长装置中，按照现有液相外延生长SiC晶体的方法调整参数；

待SiC晶体生长结束后，拉动石墨绳，使每只坩埚倒置，SiC晶体反转到顶部从而实现与熔融液的分离。

一般在确定坩埚数量时，可根据生产需要进行调整，同时确保相邻坩埚在后期反转时不会相互影响为准；同时所述的坩埚沿腔体外壁四周环绕设置，这样可以确保其后期受热均匀。同时之所以选用石墨绳，是由于其是由单一C元素组成，不会引入其他杂元素，同时石墨本身能够耐受高温，可以确保在生产过程中不断裂。

为了达到更好的效果，可在腔体底部设置有转轴，通过该转轴，整个腔体能在晶体反应过程中进行旋转，通过这种旋转，能带动腔室内坩埚的转动，并能根据晶体生长的需要来进行加速或减速，由此坩埚内的熔融液随着旋转而流动，易于将熔融C向底部SiC籽晶附近供给。

综上所述，发明人提供了一种多坩埚液相外延SiC晶体的承载装置，通过石墨绳的牵制让SiC籽晶固定在坩埚底部浸渍在熔融液中生长，由此既能给SiC晶体的生长提供了相对稳定的生长环境，通过熔融液的流动易于将C向底部SiC籽晶附近部分供给，同时又进行多坩埚生长提高生产效率，解决了溶液法中存在的生长环境不稳定、生长速率低等一系列难题。

附图说明

图1为本实用新型所述多坩埚的承载装置结构示意图；

图2为图1中A-A的结构剖视图；

图3为本实用新型所采用坩埚的结构示意图；

图中1为腔体，2为坩埚，3为石墨绳，4为SiC籽晶。

具体实施方式

一种多坩埚液相外延SiC晶体的承载装置，该多坩埚的承载装置结构如下：

包括腔体1，所述腔体1内设置有若干个坩埚2，所述坩埚2底部外侧连接有石墨绳3，所述的坩埚2底部连接有SiC籽晶4；所述坩埚2为石墨坩埚；所述的坩埚2沿腔体1外壁四周环绕设置；本实施方式中坩埚2的数目为6个。

使用该承载装置实现多坩埚液相外延SiC晶体的方法，具体步骤为：

将SiC籽晶固定在坩埚底部，并将Si原料置于坩埚内，之后将坩埚均匀放置在腔体内，并将每个坩埚底部连接的石墨绳聚集在一起置于腔体外，之后密闭腔体，并将腔体置于常规液相法中常规晶体生长装置中，按照现有液相外延生长SiC晶体的方法调整参数；

待SiC晶体生长结束后，拉动石墨绳，使每只坩埚倒置，SiC晶体反转到顶部从而实现与熔融液的分离。