碳化硅长晶装置的制作方法

本发明是关于一种碳化硅长晶装置，特别是一种具复合式晶种的碳化硅长晶装置。

背景技术：

1、碳化硅晶体7通常使用以物理气相传输法(pvt)制备，碳化硅晶种6晶种设置在石墨材质的坩埚1的顶部3或上盖2，用于长晶的碳化硅粉末5于坩埚1的底部4，加热坩埚1后，碳化硅粉末5的蒸气由于温度梯度的关系凝结在碳化硅晶种6上，随时间成为单晶晶体的碳化硅晶体7，如图1所示。

2、物质的热膨胀系数在室温与高温下差异大，文献指出，当温度从室温升到1,000℃时，六方晶体结构的碳化硅(4h-sic)的热膨胀系数由3.2e-6/k升到5e-6/k(z li,et.al.；thermal expansion of the hexagonal(4h)polytype of sic；journal of appliedphysics 60,612(1986))，石墨材质的热膨胀系数在温度约为20～200℃时，为约2.7 -4.7e-6/k，如表1所示。

3、表1：

4、

5、在高温时，因石墨与碳化硅晶种的热膨胀系数(thermal expansioncoefficient)不同与杨氏模量(young’s modulus)差异，特别是石墨的杨氏模量比较小(jb spicer,et.al.；effects of graphite porosity and anisotropy on measurementsof elastic modulus using laser ultrasonics；2014ieee international ultrasonicssymposium,2014,pp.232-235；hkitahara,et.al.；mechanical behavior of singlecrystalline and polycrystalline silicon carbides evaluated by vickersindentation；journal of the ceramic society of japan 109,602(2001))，所形成的应力容易造成石墨弯曲(warp)或破裂(crack)，使反应中的晶体脱落。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种碳化硅长晶装置，包含由多个石墨层及碳化硅晶种形成的复合结构，其中每一层石墨的密度或厚度以渐进式调整，减缓石墨与碳化硅的热膨胀系数与杨氏模量的差异，在2,000～2,500℃高温pvt工艺下，复合结构可以稳固于石墨材质的坩埚顶部或上盖，避免晶体脱落。

2、本发明提供一种碳化硅长晶装置，包含：

3、一坩埚，具一顶部及一底部，该底部容纳碳化硅粉末；

4、一上盖，设置于该顶部，与该坩埚形成一反应空间；以及

5、一复合结构，包含多个石墨层及一碳化硅晶种，该碳化硅晶种通过该多个石墨层设置于该上盖内侧。

技术特征：

1.一种碳化硅长晶装置，其特征在于：该碳化硅长晶装置包含：

2.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该多个石墨层之间以及该多个石墨层与该碳化硅晶种及该上盖通过含1～40wt％碳的一黏胶贴合。

3.如权利要求2所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该黏胶的含碳量由该上盖往该碳化硅晶种方向逐渐增加。

4.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该多个石墨层边缘具一螺纹结构，以该螺纹结构固锁于该上盖。

5.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该碳化硅长晶装置更包含一承载件设置于该顶部及该上盖内侧，用以固定该复合结构。

6.如权利要求5所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：以该多个石墨层边缘通过含1～40wt％碳的一黏胶贴合于该承载件。

7.如权利要求5所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该多个石墨层边缘具一螺纹结构，以该螺纹结构固锁于该承载件。

8.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：在该多个石墨层中，与该上盖接触的石墨层的面积大于其他石墨层。

9.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：在该多个石墨层中，与该碳化硅晶种接触的石墨层的热膨胀系数大于其他石墨层，且接近于该碳化硅晶种的热膨胀系数。

10.如权利要求1所述的碳化硅长晶装置，其特征在于：该坩埚的材质为石墨。

技术总结
本发明提供一种碳化硅长晶装置，包含由多个石墨层及碳化硅晶种形成的复合结构，其中每一层石墨的密度或厚度以渐进式调整，减缓石墨与碳化硅的热膨胀系数与杨氏模量的差异，复合结构可以稳固于石墨材质的坩埚顶部或上盖，避免晶体脱落。

技术研发人员：林志隆,杨博斐,刘智生,林忠豪,叶幸真,吴浩文
受保护的技术使用者：汉民科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4