1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅晶体生长装置。
背景技术：
2.碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。
3.相关技术中，碳化硅单晶生长的方法为物理气相沉积法(pvt)，主要原理包括在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶；上述生长过程需要建立一个合适的温场，形成稳定的气相sic从高温到低温的输运流，使得气相sic可以在籽晶上形成良好的生长界面生长。影响碳化硅单晶生长良率的因素包括晶体多型以及碳包裹，其中，晶体多型体的产生主要受生长界面的形态及生长温度影响，碳包裹主要源自碳化硅粉末升华碳化产生；相关技术的碳化硅单晶生长受上述因素的影响，良率还有待提高。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于提供一种碳化硅晶体生长装置，其能够提高碳化硅晶体生长的良率，并且提高生长的碳化硅晶体的质量。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本实用新型提供一种碳化硅晶体生长装置，包括：
7.坩埚；
8.分隔组件，分隔组件设置于坩埚内，将坩埚的内腔分为第一腔室和第二腔室，第一腔室用于盛装碳化硅原料；其中，分隔组件包括层叠设置的多孔石墨板和金属碳化物多孔板。
9.在可选的实施方式中，坩埚的内壁设置有台阶部，多孔石墨板或金属碳化物多孔板搭接于台阶部。
10.在可选的实施方式中，多孔石墨板的厚度为10mm-20mm，多孔石墨板的孔隙率为40％-50％。
11.在可选的实施方式中，金属碳化物多孔板的厚度为10mm-15mm，金属碳化物多孔板的孔隙率为50％-60％。
12.在可选的实施方式中，金属碳化物多孔板的制备材料为碳化钽和碳化铌中的至少一种。
13.在可选的实施方式中，碳化硅晶体生长装置还包括导流筒，导流筒设置于第二腔室内。
14.在可选的实施方式中，金属碳化物多孔板设置于多孔石墨板和导流筒之间，且导流筒与金属碳化物多孔板抵接。
15.在可选的实施方式中，导流筒的内径从靠近金属碳化物多孔板的一端至远离金属碳化物多孔板的一端之间减小。
16.在可选的实施方式中，碳化硅晶体生长装置还包括坩埚盖，坩埚盖可拆卸地装配于坩埚，且坩埚盖能插接于导流筒内。
17.在可选的实施方式中，坩埚的厚度为10mm-15mm。
18.本实用新型实施例的碳化硅晶体生长装置的有益效果包括：本实用新型实施例提供的碳化硅晶体生长装置在坩埚内设置层叠分布的多孔石墨板和金属碳化物多孔板，以使第一腔室盛装的碳化硅原料升华后需要经过多孔石墨板和金属碳化物多孔板过滤。
19.其中，多孔石墨板能够中和掉原料升华产生的si气氛(即2c(s) si(g)＝sic2(g))提高c/si比，使得生长界面相对原先生长速率更快，中心比边缘生长更快使得晶体形貌变微凸，由于微凸的生长界面更利于4h晶型的稳定生长，故能够降低晶体多型发生的概率，提高单晶晶体的产出率，提高良率，另外使用该碳化硅晶体生长装置调整生长界面为微凸在同长速下，只需要更低的生长温度就能够达到原先的生长速率，也能够达到降低晶体多型发生的概率；而且，多孔石墨具有气氛流通及吸附碳颗粒作用，其能够在不影响气相流通的情况下，过滤掉原料碳化形成的碳颗粒，提高晶体的质量。金属碳化物多孔板则可以有效过滤多孔石墨与si气氛反应产生的碳颗粒以及原料升华产生的碳颗粒，改善晶体碳包裹效果，进一步提高晶体质量及良率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。
21.图1为本实用新型实施例中碳化硅晶体生长装置的结构示意图；
22.图2为不同构型sic晶体的形成与温度的关系图。
23.图标：010-碳化硅晶体生长装置；100-坩埚；101-第一腔室；102-第二腔室；110-台阶部；200-坩埚盖；210-盖本体；220-装配部；300-分隔组件；310-多孔石墨板；320-金属碳化物多孔板；400-导流筒。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.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。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。
29.物理气相沉积法(pvt)是常用的碳化硅单晶生长方法；晶体生长时，在固-气界面上气相组分(主要是si2c、sic2和si)凝结生成sic分子并被吸附到生长界面上，在整个生长过程中都是富si状态；在这种状态下会抑制晶体的生长导致晶体生长界面中心及边缘生长速率差异较小使得生长平面较平/微凹导致晶体多型发生概率变大；而且还会抑制晶体整体的生长速率，不利于提高碳化硅晶体生长的良率和碳化硅晶体的质量。
30.本实施例提供一种碳化硅晶体生长装置，其能够有效地降低晶体多型发生的概率，并且改善抑制晶体整体生长速率的问题，提升碳化硅晶体生长的良率，并改善碳化硅晶体的质量。
31.以下将结合附图对本实施例的碳化硅晶体生长装置进行详细说明。
32.请参照图1，本实施例提供一种碳化硅晶体生长装置010，其包括坩埚100和坩埚盖200，坩埚盖200可拆卸地设置于坩埚100，坩埚盖200用于设置籽晶，坩埚100用于盛装碳化硅原料；将坩埚100加热，即可使其中盛装的碳化硅原料升华，并移动至籽晶生成碳化硅晶体，例如：在2100℃以上温度与低压环境下，使得碳化硅原料能够升华移动至籽晶处，以制备碳化硅单晶。
33.可选地，在坩埚100的外周设置有电加热丝，电加热丝能够用于给坩埚100加热。
34.为了提高生产的碳化硅晶体的良率，并提高生产的碳化硅晶体的质量；本实施例的碳化硅晶体生长装置010还包括分隔组件300，分隔组件300设置于坩埚100内，将坩埚100的内腔分为第一腔室101和第二腔室102，第一腔室101用于盛装碳化硅原料；其中，分隔组件300包括层叠设置的多孔石墨板310和金属碳化物多孔板320。
35.如此设置，使得第一腔室101盛装的碳化硅原料升华后需要经过多孔石墨板310和金属碳化物多孔板320过滤。其中，多孔石墨板310能够中和掉原料升华产生的si气氛(即2c(s) si(g)＝sic2(g))提高c/si比，使得生长界面相对原先生长速率更快，中心比边缘生长更快使得晶体形貌变微凸，由于微凸的生长界面更利于4h晶型的稳定生长，故能够降低晶体多型发生的概率，提高单晶晶体的产出率，提高良率；另外如图2所示，各种构型的sic晶体的生长速率与生长温度呈正相关，使用该碳化硅晶体生长装置010调整生长界面为微凸在同长速下，只需要更低的生长温度就能够达到原先的生长速率，也能够达到降低晶体多型发生的概率；而且，多孔石墨具有气氛流通及吸附碳颗粒作用，其能够在不影响气相流通的情况下，过滤掉原料碳化形成的碳颗粒，提高晶体的质量。金属碳化物多孔板320则可以有效过滤多孔石墨与si气氛反应产生的碳颗粒以及原料升华产生的碳颗粒，改善晶体碳包
裹效果，进一步提高晶体质量及良率。
36.为了提高分隔组件300设置于坩埚100内的稳定性，并且降低装配分隔组件300于坩埚100的难度；请参照图1，坩埚100的内壁设置有台阶部110，多孔石墨板310搭接于台阶部110，金属碳化物多孔板320层叠于多孔石墨板310上。
37.当然，在其他实施例中，金属碳化物多孔板320搭接于台阶部110，多孔石墨板310层叠于金属碳化物多孔板320上；或者，分隔组件300设置于坩埚100的方式还可以是卡接等，在此不作具体限定。
38.多孔石墨板310的厚度和孔隙率均可以根据需要设置；在较优的实施方式中，多孔石墨板310的厚度为10mm-20mm，例如：10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm等；多孔石墨板310的孔隙率为40％-50％，例如：40％、42％、44％、46％、48％、50％等。
39.通过优化多孔石墨板310的厚度和孔隙率，能够在碳化硅原料升华并朝向籽晶移动时，充分中和掉原料升华产生的si气氛(即2c(s) si(g)＝sic2(g))提高c/si比，使得生长界面相对原先生长速率更快，中心比边缘生长更快使得晶体形貌变微凸，并便于在微凸的生长界面稳定的生长4h晶型，并确保在同长速下，只需要更低的生长温度就能够达到原先的生长速率，也能够达到降低晶体多型发生的概率；与此同时，确保多孔石墨板310具有良好的气体流通效果，避免对晶体的生成速率造成不良影响。
40.金属碳化物多孔板320的厚度和孔隙率尺寸均可以根据需要设置；在较优的实施方式中，金属碳化物多孔板320的厚度为10mm-15mm，例如：10mm、12mm、13mm、15mm等；金属碳化物多孔板320的孔隙率为50％-60％，例如：50％、52％、54％、56％、58％、60％。
41.通过优化金属碳化物多孔板320的厚度和孔隙率，一方面能够确保金属碳化物多孔板320能够高效、可靠地过滤碳颗粒，提高生成的晶体的质量；另一方面能够确保金属碳化物多孔板320具有良好的气体流动效果，避免对晶体的生成造成速率造成不良影响。
42.金属碳化物多孔板320的制备材料可以根据需要选择，例如：碳化钽和碳化铌中的至少一种现有材料。这类材料能够有效地阻挡碳颗粒，进而有利于提高在籽晶生成的碳化硅晶体的质量。
43.坩埚100的厚度可以根据需要选择；在较优的实施方式中，坩埚100的壁厚可以为10mm-15mm，例如：10mm、12mm、13mm、15mm等。
44.请参照图1，本实施例的碳化硅晶体生长装置010还包括导流筒400，导流筒400设置于第二腔室102内。在第二腔室102内设置导流筒400可以阻挡坩埚100腐蚀形成碳颗粒、以及阻挡坩埚100自身的al、b等杂质，金属碳化物多孔板320和导流筒400一并提供洁净的生长腔室，进而有利于制备高质量的碳化硅单晶。
45.进一步地，金属碳化物多孔板320设置于多孔石墨板310和导流筒400之间，且导流筒400与金属碳化物多孔板320抵接。如此，可以在第二腔室102内充分利用导流筒400阻挡坩埚100腐蚀形成碳颗粒、以及阻挡坩埚100自身的al、b等杂质，进而有利于制备高质量的碳化硅单晶。
46.当然，在其他实施例中，导流筒400靠近第一腔室101的一端可以与金属碳化物多孔板320间隔设置。
47.再进一步地，导流筒400的内径从靠近金属碳化物多孔板320的一端至远离金属碳化物多孔板320的一端之间减小，即导流筒400为变径导流筒。如此设置，可以确保良好的晶
体结晶率和扩径能力。
48.可选地，导流筒400可以采用金属碳化物制备，例如：碳化钽和碳化铌等公知致密耐高温材料中的至少一种，以使导流筒400具备良好的保温效果，且导流筒400的致密性能够有效地阻挡碳颗粒、al、b等杂质的流动，以制备高质量的碳化硅单晶。
49.请参照图1，为了确保在导流筒400的引导下可靠地在籽晶结晶并确保扩径能力，坩埚盖200被配置为能插接于导流筒400内。
50.进一步地，坩埚盖200包括盖本体210和与盖本体210连接的装配部220，盖本体210与坩埚100可拆卸地连接，当盖本体210装配于坩埚100时，装配部220插入导流筒400内，且装配部220用于放置籽晶；如此，能确保坩埚盖200可靠地装配于坩埚100，且确保第一腔室101盛装的碳化硅原料升华后能在籽晶可靠地生成碳化硅单晶。
51.本实施例的碳化硅晶体生长装置010的用于生长晶体时的装配流程包括：将碳化硅粉末原料盛装于第一腔室101，将多孔石墨板310装入坩埚100，再将金属碳化物多孔板320叠放于多孔石墨板310上；装入导流筒400；再将带有籽晶的坩埚盖200装配于坩埚100。
52.碳化硅晶体生长装置010用于生长碳化硅晶体的其工艺流程包括：首先抽真空到压力4x10-2
mbar以下，充入氩气控制压力在600～800mbar环境之下，加热坩埚100同时通入惰性气体氩气，加热到温度2000-2300℃，持温2-5h后，停止通入氩气，并调节氩气流量控制压力在2～18mbar，温度继续加热到2050-2250℃，这个时候碳化硅粉末开始升华变成碳化硅气体，沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。第一腔室101内原料升华的气相通过多孔石墨板310及金属碳化物多孔板320进入第二腔室102，导流筒400以及金属碳化物多孔板320均能避免包括碳颗粒在内的各种杂质进入第二室内；经过7～12天的沉积结晶时间，第二腔室102内完成碳化硅单晶生长，得到无多型高质量的单晶晶体。
53.综上所述，本实用新型的碳化硅晶体生长装置010能够提高碳化硅晶体生长的良率，并且提高生长的碳化硅晶体的质量。
54.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。