本實用新型屬于新材料晶體加工領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)多坩堝液相外延SiC晶體方法的承載裝置。

背景技術(shù)：

碳化硅(SiC)與硅(Si)相比具有更大的能帶隙，前者具備更優(yōu)異的物理性能。作為正在逐漸興起的新一代半導體材料，高品質(zhì)SiC單晶的制造方法引起該領(lǐng)域技術(shù)人員越來越多的關(guān)注。目前生長SiC單晶的方法主要分為氣相法和液相法。與氣相法相比，液相法的生長速度低，但為追求制造出高質(zhì)量的SiC單晶，這種方法是值得推廣的。液相法具有相對高的多型體可控性并能有效地減少微管、層錯等晶體缺陷，可獲得結(jié)晶性良好的高質(zhì)量SiC單晶。它是一種有利于生成大塊高純度SiC單晶的方法，并且避免了氣相法中生長所得晶體存在的微管和層錯等常見問題。因此，近年來該領(lǐng)域的專家們已經(jīng)進行了多項研究(見日本專利申請公開2004-2173(JP-A-2004-2173)、日本專利申請公開2000-264790(JP-A-2000-264790)、日本專利申請公開2007-76986(JP-A-2007-76986))，嘗試利用液相外延生長SiC晶體的方法來提高生長速率。

在典型的液相法中，是通過加熱將石墨坩堝內(nèi)的Si達到熔融狀態(tài)，該熔融Si存在溫度梯度，從熔融Si內(nèi)部向表面溫度下降，保持從熔融Si內(nèi)部向熔融Si表面降溫的溫度梯度。石墨坩堝中的C在坩堝底部高溫區(qū)域熔解并融入到Si熔融液中，隨后主要由Si熔融液的對流作用將C熔融液上升到達Si熔融液表面附近的低溫區(qū)，由此使得C熔融液在低溫區(qū)中過飽和。將固定在石墨棒末端的SiC籽晶通過石墨棒的拉伸保持緊鄰在熔融液表面，在這期間，過飽和的C通過在SiC籽晶上外延生長，由此得到SiC單晶。

然而根據(jù)這類傳統(tǒng)的液相法會存在如下情況：在SiC晶體的生長面上往往會相對容易地產(chǎn)生小丘。如果產(chǎn)生小丘的話，單晶可以由小丘單獨地生長，從而導致多晶化。即便有輕微的生長條件變化，例如晶體生長表面處的熔融液中C濃度和溫度的輕微變化會引發(fā)多個單獨生長丘的多晶化，有礙形成具有平坦生長表面的均勻單晶，存在難以穩(wěn)定維持平坦的結(jié)晶生長面的問題。液相法是熱平衡過程，與升華法相比理論上更容易控制生長條件，但為了解決穩(wěn)定維持平坦的結(jié)晶生長面這個問題，必須非常嚴格地控制熔融液的對流、溫度梯度等參數(shù)，給具體操作帶來了極大的難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和空白，本實用新型的發(fā)明人提供了一種多坩堝液相外延SiC晶體的承載裝置，通過石墨繩的牽制讓SiC籽晶固定在坩堝底部浸漬在熔融液中生長，由此既能給SiC晶體的生長提供了相對穩(wěn)定的生長環(huán)境，通過熔融液的流動易于將C向底部SiC籽晶附近部分供給，同時又進行多坩堝生長提高生產(chǎn)效率，解決了溶液法中存在的生長環(huán)境不穩(wěn)定、生長速率低等一系列難題。

本實用新型的具體技術(shù)方案如下：

一種多坩堝液相外延SiC晶體的承載裝置，該承載裝置結(jié)構(gòu)如下：

包括腔體，所述腔體內(nèi)設(shè)置有若干個坩堝，所述坩堝底部外側(cè)連接有石墨繩，所述的坩堝底部連接有SiC籽晶；所述坩堝為石墨坩堝；

利用該承載裝置實現(xiàn)多坩堝液相外延SiC晶體的方法，具體步驟為：

將SiC籽晶固定在坩堝底部，并將Si原料置于坩堝內(nèi)，之后將坩堝均勻放置在腔體內(nèi)，并將每個坩堝底部連接的石墨繩聚集在一起置于腔體外，之后密閉腔體，并將腔體置于常規(guī)液相法中常規(guī)晶體生長裝置中，按照現(xiàn)有液相外延生長SiC晶體的方法調(diào)整參數(shù)；

待SiC晶體生長結(jié)束后，拉動石墨繩，使每只坩堝倒置，SiC晶體反轉(zhuǎn)到頂部從而實現(xiàn)與熔融液的分離。

一般在確定坩堝數(shù)量時，可根據(jù)生產(chǎn)需要進行調(diào)整，同時確保相鄰坩堝在后期反轉(zhuǎn)時不會相互影響為準；同時所述的坩堝沿腔體外壁四周環(huán)繞設(shè)置，這樣可以確保其后期受熱均勻。同時之所以選用石墨繩，是由于其是由單一C元素組成，不會引入其他雜元素，同時石墨本身能夠耐受高溫，可以確保在生產(chǎn)過程中不斷裂。

為了達到更好的效果，可在腔體底部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，通過該轉(zhuǎn)軸，整個腔體能在晶體反應過程中進行旋轉(zhuǎn)，通過這種旋轉(zhuǎn)，能帶動腔室內(nèi)坩堝的轉(zhuǎn)動，并能根據(jù)晶體生長的需要來進行加速或減速，由此坩堝內(nèi)的熔融液隨著旋轉(zhuǎn)而流動，易于將熔融C向底部SiC籽晶附近供給。

綜上所述，發(fā)明人提供了一種多坩堝液相外延SiC晶體的承載裝置，通過石墨繩的牽制讓SiC籽晶固定在坩堝底部浸漬在熔融液中生長，由此既能給SiC晶體的生長提供了相對穩(wěn)定的生長環(huán)境，通過熔融液的流動易于將C向底部SiC籽晶附近部分供給，同時又進行多坩堝生長提高生產(chǎn)效率，解決了溶液法中存在的生長環(huán)境不穩(wěn)定、生長速率低等一系列難題。

附圖說明

圖1為本實用新型所述多坩堝的承載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A-A的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為本實用新型所采用坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1為腔體，2為坩堝，3為石墨繩，4為SiC籽晶。

具體實施方式

一種多坩堝液相外延SiC晶體的承載裝置，該多坩堝的承載裝置結(jié)構(gòu)如下：

包括腔體1，所述腔體1內(nèi)設(shè)置有若干個坩堝2，所述坩堝2底部外側(cè)連接有石墨繩3，所述的坩堝2底部連接有SiC籽晶4；所述坩堝2為石墨坩堝；所述的坩堝2沿腔體1外壁四周環(huán)繞設(shè)置；本實施方式中坩堝2的數(shù)目為6個。

使用該承載裝置實現(xiàn)多坩堝液相外延SiC晶體的方法，具體步驟為：

將SiC籽晶固定在坩堝底部，并將Si原料置于坩堝內(nèi)，之后將坩堝均勻放置在腔體內(nèi)，并將每個坩堝底部連接的石墨繩聚集在一起置于腔體外，之后密閉腔體，并將腔體置于常規(guī)液相法中常規(guī)晶體生長裝置中，按照現(xiàn)有液相外延生長SiC晶體的方法調(diào)整參數(shù)；

待SiC晶體生長結(jié)束后，拉動石墨繩，使每只坩堝倒置，SiC晶體反轉(zhuǎn)到頂部從而實現(xiàn)與熔融液的分離。