碳化硅晶体生长装置和晶体生长方法

摘要

本发明涉及晶体生长技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅晶体生长装置和晶体生长方法。碳化硅晶体生长装置包括坩埚和网状件；网状件设置在坩埚的坩埚体中，且网状件的周缘与坩埚体的内壁抵持；网状件呈朝向坩埚体底部的凹状；坩埚底部被配置为用于盛放原料粉料，网状件被配置为贴合覆盖原料粉料，原料粉料朝向坩埚体顶面的表面具有与网状件相适配的凹状。其能够通过料面凹凸程度的改变，能够有效利用热场，使得晶体内应力下降以及氮掺杂更加均匀，从两方面解决SF的出现以及尽可能的降低BPD的密度。

权利要求

1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：坩埚(100)和网状件(200)；

所述网状件(200)设置在所述坩埚(100)的坩埚体(110)中，且所述网状件(200)的周缘与所述坩埚体(110)的内壁抵持，所述网状件(200)呈朝向坩埚体(110)底部的凹状；

坩埚(100)底部被配置为用于盛放原料粉料(22)，所述网状件(200)被配置为贴合覆盖所述原料粉料(22)，所述原料粉料(22)朝向所述坩埚体(110)顶面的表面具有与所述网状件(200)相适配的凹状。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述网状件(200)为金属网格片；和/或，所述网状件(200)为多层。

3.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述网状件(200)为钽网。

4.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括载台(300)；

所述载台(300)的周缘与所述坩埚体(110)的内壁抵持；

所述载台(300)的中心具有朝向坩埚体(110)的坩埚盖(120)的贯穿的引流通道(310)；

且从远离所述坩埚盖(120)到靠近所述坩埚盖(120)的方向，所述引流通道(310)的开口逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括金属筛网(400)；

所述金属筛网(400)设置在所述载台(300)的靠近所述坩埚盖(120)的顶部，以覆盖所述引流通道(310)的开口。

6.根据权利要求5所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述引流通道(310)靠近所述坩埚盖(120)的开口处设置有沉台(320)；

所述金属筛网(400)设置在所述沉台(320)上以覆盖所述引流通道(310)的开口。

7.根据权利要求6所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括导流罩(500)；

所述导流罩(500)具有沿坩埚体(110)高度方向贯穿的导流通道(510)；

所述导流罩(500)的底部抵持在所述引流通道(310)的开口的周缘，所述导流罩(500)的顶部抵持在坩埚盖(120)上的籽晶(21)的周缘；

且所述导流通道(510)与所述引流通道(310)正对。

8.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括石墨纸(600)；

所述石墨纸(600)的周缘与所述坩埚体(110)的内壁抵持；且所述石墨纸(600)设置在所述网状件(200)靠近所述坩埚体(110)底部的一侧。

9.根据权利要求8所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括多晶碳化硅晶锭材料(700)；

所述多晶碳化硅晶锭材料(700)填充在所述网状件(200)与所述石墨纸(600)之间。

10.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括多孔石墨层(800)；

所述多孔石墨层(800)设置在所述网状件(200)远离所述坩埚体(110)底部的一侧。

11.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：坩埚(100)，所述坩埚(100)包括坩埚体(110)，坩埚体(110)用于盛放原料粉料(22)；

网状件(200)，所述网状件(200)用于设置在所述坩埚体(110)中，具有呈朝向坩埚体(110)底部的凹状，被配置为与所述坩埚体(110)的内壁抵持并固定所述原料粉料(22)，所述原料粉料(22)朝向坩埚体(110)顶面的表面具有与所述网状件(200)相适配的凹状。

12.根据权利要求11所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述网状件(200)为金属网格片；和/或，所述网状件(200)为多层。

13.根据权利要求12所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：所述网状件(200)为钽网。

14.根据权利要求11所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括石墨纸(600)；

所述石墨纸(600)用于设置在所述坩埚体(110)中，所述石墨纸(600)的周缘与所述坩埚体(110)的内壁抵持；且所述石墨纸(600)设置在所述网状件(200)靠近所述坩埚体(110)底部的一侧。

15.根据权利要求14所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括多晶碳化硅晶锭材料(700)；

所述多晶碳化硅晶锭材料(700)用于设置在所述坩埚体(110)中，所述多晶碳化硅晶锭材料(700)填充在在所述网状件(200)与所述石墨纸(600)之间。

16.根据权利要求11所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于：还包括多孔石墨层(800)；

所述多孔石墨层(800)用于设置在所述坩埚体(110)中，所述多孔石墨层(800)设置在所述网状件(200)远离所述坩埚体(110)底部的一侧。

17.一种晶体生长方法，其特征在于：提供坩埚(100)，所述坩埚(100)包括的坩埚体(110)和坩埚盖(120)，所述坩埚盖(120)设置有籽晶挟持部，所述籽晶挟持部上结合有籽晶；

在所述坩埚体(110)内装填预设体量的粉料(22)，将所述粉料(22)压实，使所述粉料(22)朝向坩埚体(110)顶面的表面呈朝向坩埚体(110)底部的凹状；

将网状件(200)覆盖到所述粉料(22)上并具有与所述粉料(22)的朝向坩埚体(110)顶面的表面相适配的凹状，所述网状件(200)的周缘与所述坩埚体(110)的内壁抵持；

将所述坩埚盖(120)盖合到所述坩埚体(110)；

将所述坩埚(100)装入长晶炉生长。

说明书

碳化硅晶体生长装置和晶体生长方法

技术领域

[0001] 本发明涉及晶体生长技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅晶体生长装置和晶体生长方法。

背景技术

[0002] 现有技术的碳化硅晶体的生长过程中，随着生产的晶体厚度增加，平坦料面到晶体表面的距离产生变化，热场也已经不再适配。

[0003] 由于生长中后期硅的消耗大，使得碳的比例会更高，这时热场的不适配会使料面碳化，诱导碳包裹的出现以及层错(StackingFault，SF)的产生。同时由于晶体表面产生凸
度与平坦料面的不适配，使得使用平坦料面生长的晶体后期产生轴向应力，存在更多的基
矢面位错(BaselPlaneDislocation，BPD)。这些问题使得使用平坦料面生长的碳化硅晶体
无法规避碳包裹、SF和BPD这三种缺陷。

发明内容

[0004] 本发明的目的包括，例如，提供了一种碳化硅晶体生长装置和晶体生长方法，其能够通过料面凹凸程度的改变，能够有效利用热场，使得晶体内应力下降以及氮掺杂更加均
匀，从两方面解决SF的出现以及尽可能的降低BPD的密度。

[0005] 本发明的实施例可以这样实现：

[0006] 第一方面，本发明提供一种碳化硅晶体生长装置，包括：

[0007] 坩埚和网状件；

[0008] 所述网状件设置在所述坩埚的坩埚体中，且所述网状件的周缘与所述坩埚体的内壁抵持，所述网状件呈朝向坩埚体底部的凹状；

[0009] 坩埚底部被配置为用于盛放原料粉料，所述网状件被配置为贴合覆盖所述原料粉料，所述原料粉料朝向坩埚体顶面的表面具有与所述网状件相适配的凹状。

[0010] 由于生长后期原料表面容易碳化并由气体运输将碳化后的粉料带到晶体表面形成碳包裹，本方案使用网状件作为底部粉料料面定型装置。通过覆盖网状件，使得坩埚内对
流的生长气氛从外通过网内时，在网内侧形成上、下干扰的气流以达到对流气氛无法吹扫
到原料表面。进一步的，通过网状件固定后的原料表面呈下凹状，如此将原料表面定型为凹
面，在生长过程中，气氛从原料到晶体表面的距离差距缩小，晶体表面温度得到平均，因此
更容易得到微凸的SiC晶体。而使用网状件，用以生长的气氛能够顺利的向晶体表面扩散。
同时网状件的存在，有效使上升气氛不会形成湍流流体，有利于4H‑SiC晶体小面生长阶梯
的缓慢形成。

[0011] 综上，本方案的碳化硅晶体生长装置具有结构简单、设置方便，且碳化硅晶体的生长品质更好的特点。

[0012] 在可选的实施方式中，所述网状件为金属网格片；和/或，

[0013] 所述网状件为多层。

[0014] 在可选的实施方式中，所述网状件为钽网。

[0015] 在可选的实施方式中，还包括载台；

[0016] 所述载台的周缘与所述坩埚体的内壁抵持；

[0017] 所述载台的中心具有朝向所述坩埚盖的贯穿的引流通道；且从远离所述坩埚盖到靠近所述坩埚盖的方向，所述引流通道的开口逐渐减小。

[0018] 在可选的实施方式中，所述引流通道的纵截面为梯形。

[0019] 在可选的实施方式中，还包括金属筛网；

[0020] 所述金属筛网设置在所述载台的靠近所述坩埚盖的顶部，以覆盖所述引流通道的开口。

[0021] 在可选的实施方式中，所述引流通道靠近所述坩埚盖的开口处设置有沉台；

[0022] 所述金属筛网设置在所述沉台上以覆盖所述引流通道的开口。

[0023] 在可选的实施方式中，还包括导流罩；

[0024] 所述导流罩具有沿坩埚体高度方向贯穿的导流通道；

[0025] 所述导流罩的底部抵持在所述引流通道的开口的周缘，所述导流罩的顶部抵持在坩埚盖上的籽晶的周缘；

[0026] 且所述导流通道与所述引流通道正对。

[0027] 在可选的实施方式中，还包括石墨纸；

[0028] 所述石墨纸的周缘与所述坩埚体的内壁抵持；且所述石墨纸设置在所述网状件靠近所述坩埚体底部的一侧。

[0029] 在可选的实施方式中，还包括多晶碳化硅晶锭材料；

[0030] 所述多晶碳化硅晶锭材料填充在在所述网状件与所述石墨纸之间。

[0031] 在可选的实施方式中，还包括多孔石墨层；

[0032] 所述多孔石墨层设置在所述网状件远离所述坩埚体底部的一侧。

[0033] 第二方面，本发明提供一种碳化硅晶体生长装置，包括：

[0034] 坩埚，所述坩埚包括坩埚体，坩埚体用于盛放原料粉料；

[0035] 网状件，所述网状件用于设置在所述坩埚体中，具有呈朝向坩埚体底部的凹状，被配置为与所述坩埚体的内壁抵持并固定所述原料粉料，所述原料粉料朝向坩埚体顶面的表
面具有与所述网状件相适配的凹状。

[0036] 在可选的实施方式中，所述网状件为金属网格片；和/或，

[0037] 所述网状件为多层。

[0038] 在可选的实施方式中，所述网状件为钽网。

[0039] 在可选的实施方式中，还包括石墨纸；

[0040] 所述石墨纸用于设置在所述坩埚体中，所述石墨纸的周缘与所述坩埚体的内壁抵持；且所述石墨纸设置在所述网状件靠近所述坩埚体底部的一侧。

[0041] 在可选的实施方式中，还包括多晶碳化硅晶锭材料；

[0042] 所述多晶碳化硅晶锭材料用于设置在所述坩埚体中，所述多晶碳化硅晶锭材料填充在在所述网状件与所述石墨纸之间。

[0043] 在可选的实施方式中，还包括多孔石墨层；

[0044] 所述多孔石墨层用于设置在所述坩埚体中，所述多孔石墨层设置在所述网状件远离所述坩埚体底部的一侧。

[0045] 第三方面，本发明提供一种晶体生长方法，提供坩埚，所述坩埚包括的坩埚体和坩埚盖，所述坩埚盖设置有籽晶挟持部，所述籽晶挟持部上结合有籽晶；

[0046] 在所述坩埚体内装填预设体量的粉料，将所述粉料压实，使所述粉料朝向坩埚体顶面的表面呈朝向坩埚体底部的凹状；

[0047] 将网状件覆盖到所述粉料上并具有与所述粉料的朝向坩埚体顶面的表面相适配的凹状，所述网状件的周缘与所述坩埚体的内壁抵持；

[0048] 将所述坩埚盖合到所述坩埚体；

[0049] 将所述坩埚装入长晶炉生长。

[0050] 本发明实施例的有益效果包括，例如：

[0051] 本方案的碳化硅晶体生长装置包括坩埚和网状件。因为网状件朝向坩埚体的底部凹陷，且网状件用于平铺压实在坩埚体内的粉料上。这样就能够将原料表面定型为凹面，在
生长过程中，气氛从原料到晶体表面的距离差距缩小，晶体表面温度得到平均，因此更容易
得到微凸的SiC晶体。同时采用网状件能够使生长的气氛能够顺利的向晶体表面扩散。且由
于网状件的存在，有效使上升气氛不会形成湍流流体，有利于4H‑SiC晶体小面生长阶梯的
缓慢形成。这样的碳化硅晶体生长装置具有结构简单、设置方便、以及获得的碳化硅晶体的
品质更好的优点。

附图说明

[0052] 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。

[0053] 图1为发明实施例的碳化硅晶体生长装置的结构示意图。

[0054] 图标：10‑碳化硅晶体生长装置；100‑坩埚；110‑坩埚体；120‑坩埚盖；200‑网状件；300‑载台；310‑引流通道；320‑沉台；400‑金属筛网；500‑导流罩；510‑导流通道；600‑石墨
纸；700‑多晶碳化硅晶锭材料；800‑多孔石墨层；21‑籽晶；22‑粉料。

具体实施方式

[0055] 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。

[0056] 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。

[0057] 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。

[0058] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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。

[0059] 此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0060] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

[0061] 碳化硅单晶材料是制备高温、高频、高功率和抗辐射器件的理想衬底材料，并在混合动力汽车、高压输电、LED照明和航天航空等领域崭露头角，而生长高质量的SiC晶体则是
实现这些SiC基器件的优异性能的基础。

[0062] SiC晶体不会出现在大自然中，只能通过合成的方法来获得SiC晶体。其中物理气相传输法是发展最成熟的，这种方法被世界上绝大多数研究机构和公司所采用。

[0063] 物理气相沉积法(PVT)采用中频感应加热，高密度石墨坩埚作为发热体。SiC粉料放置在石墨坩埚底部，SiC籽晶处于石墨坩埚顶部，生长4H‑SiC普遍采用C面作为生长面进
行晶体生长。

[0064] 通过调节坩埚外部的保温层使得SiC原料区处温度较高，而顶部坩埚盖籽晶处温度较低。然后必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成Si、Si2C、SiC2
等气体，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成碳化硅单晶。

[0065] 在SiC晶体生长前，所用的原料都是平铺在石墨坩埚底部。初期生长时，籽晶为平面，平坦的料面到晶体的距离都相等，所形成的温梯适配度高。同时在晶体生长初期，由于
正处于升温阶段，蒸气压较低，原料也并未碳化，因此初期得到的晶体质量较高。而在晶体
生长过程中，晶体厚度增加，同时由于热场中心温度较高，使得晶体中心凸起。这个变化会
使料面到晶体表面的温梯降低，同时晶体表面形成凸形的等温线。

[0066] 此时平坦料面到晶体表面的距离产生变化，热场也已经不再适配。由于生长中后期硅的消耗大，使得碳的比例会更高，这时热场的不适配会使料面碳化，诱导碳包裹的出现
以及层错(StackingFault，SF)的产生。同时由于晶体表面产生凸度与平坦料面的不适配，
使得使用平坦料面生长的晶体后期产生轴向应力，存在更多的基矢面位错
(BaselPlaneDislocation，BPD)。这些问题使得使用平坦料面生长的碳化硅晶体无法规避
碳包裹、SF和BPD这三种缺陷。

[0067] SiC衬底中的SF与BPD往往对同质外延有着极大的影响。衬底在外延后SF面积会被放大，99％的BPD会转化成TED。放大后的SF与未被转化的BPD会严重影响SiC器件的性能。而
观察发现，SF与BPD的出现与晶体的内应力相关。此外，SF的成因相对比较复杂，划痕与氮掺
杂的浓度也会诱导SF的产生。

[0068] 为改善上述技术问题，在下面的实施例中提供一种碳化硅晶体生长装置，通过料面凹凸程度的改变，能够有效利用热场，使得晶体内应力下降以及氮掺杂更加均匀，从两方
面解决SF的出现以及尽可能的降低BPD的密度。

[0069] 请参考图1，本实施例提供了一种碳化硅晶体生长装置10，包括坩埚100和网状件200。

[0070] 网状件200设置在坩埚100的坩埚100体中，且网状件200的周缘与坩埚100体的内壁抵持，网状件200呈朝向坩埚100体底部的凹状；

[0071] 坩埚100底部被配置为用于盛放原料粉料22，网状件200被配置为贴合覆盖原料粉料22，原料粉料22朝向坩埚100体顶面的表面具有与网状件200相适配的凹状。由于生长后
期原料表面容易碳化并由气体运输将碳化后的粉料22带到晶体表面形成碳包裹，本专利使
用网状件200作为底部粉料22料面定型装置。通过覆盖网状件200，使得坩埚100内对流的生
长气氛从外通过网内时，在网内侧形成上、下干扰的气流以达到对流气氛无法吹扫到原料
表面。

[0072] 需要说明的是，网状件200为金属网格片；和/或网状件200为多层。在本实施例中，网状件200为单层的金属网格片。可以理解的是，在本发明的其他实施例中，网状件200也可
以是采用多层结构，这里仅仅是一个示例，不作限定。

[0073] 可选的，该网状件200为钨、钼、钽、铌等材质的金属材质制成。具体的，在本实施例中，该网状件200为钽网。

[0074] 选择钨、钼、钽、铌等材质的金属是因为在加热过程中，钨、钼、钽、铌等材质的金属过滤网和抑流网将逐渐吸附周围的碳原子，反应转换成碳化钨、碳化钼、碳化钽、碳化铌等
的耐高温材质，这将导致C原子在生长气氛中的分压略有降低，略低于气氛中的饱和分压，
这将导致几微米至几十微米的碳颗粒难以在富硅的气氛中存活，主要反应为Si2C+C＝2SiC
与Si+C＝SiC；且由于钨、钼、钽、铌等材质的涡流加热中也是发热体，所以不会因为气氛在
其表面重结晶而导致网孔堵塞。随着生长的进行，晶体凸度不断加大，生长室内的热场变化
也逐渐开始。料面凹凸结构主要依靠外部固定使料面趋于想要的凹凸结构。

[0075] 进一步的，在本实施中，将钽网加工为下凹状结构，同时为保证粉料22不会穿过钽网，加工的钽网目数不能超过50目。

[0076] 使用下凹状的钽网，在粉料22装填时用钽网将粉料22表面定型为下凹状。通过钽网固定后的原料表面呈下凹状。原料表面的凹度可以通过调节钽网的凹度实现。通过将原
料表面定型为凹面，在生长过程中，气氛从原料到晶体表面的距离差距缩小，晶体表面温度
得到平均，因此更容易得到微凸的SiC晶体。而使用钽网，用以生长的气氛能够顺利的向晶
体表面扩散。同时钽网的存在，有效使上升气氛不会形成湍流流体，有利于4H‑SiC晶体小面
生长阶梯的缓慢形成。

[0077] 进一步的，从图中还可以看出，网状件200是可活动地设置在坩埚体110中，以压实压紧坩埚体110中的粉料22。

[0078] 从图1中还可以看出，在本发明的本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括载台300；载台300的周缘与坩埚体110的内壁抵持；

[0079] 载台300的中心具有朝向坩埚盖120的贯穿的引流通道310；且从远离坩埚盖120到靠近坩埚盖120的方向，引流通道310的开口逐渐减小。

[0080] 载台300能够最大限度地将生长气氛引导至坩埚盖120上的籽晶21生长面，从而提高的碳化硅晶体的品质和生长效率。

[0081] 在本发明的本实施例中，引流通道310的纵截面为梯形。可选的，载台300具有平直的下表面和上表面，二者均与坩埚体110的内壁垂直。下表面和上表面之间通过平直的壁面
连接，该壁面形成引流通道310。

[0082] 进一步的，在本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括金属筛网400；金属筛网400设置在载台300的靠近坩埚盖120的顶部，以覆盖引流通道310的开口。金属筛网400则是
为了过滤掉微小的碳颗粒，以保障碳化硅生长气氛的高质量，而提高碳化硅晶体的品质。

[0083] 在本发明的本实施例中，引流通道310靠近坩埚盖120的开口处设置有沉台320；金属筛网400设置在沉台320上以覆盖引流通道310的开口。

[0084] 可选的，沉台320的高度与金属筛网400的高度相同，从而使得金属筛网400的上表面与载台300的上表面相互平齐。具体的，在本实施例中，金属筛网400为圆形，沉台320为圆
形台阶状，且金属筛网400的直径与沉台320的外径相同。

[0085] 这样的设置方式使得金属筛网400嵌设在沉台320上，如此既保障了金属筛网400能够完成对生产气氛中的碳颗粒进行过滤，又能够保障金属筛网400与载台300的稳定连
接，还能够减小载台300和金属筛网400的体积，从而提高设备的空间利用率。

[0086] 在本发明的本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括导流罩500；导流罩500具有沿坩埚体110高度方向贯穿的导流通道510；导流罩500的底部抵持在引流通道310的开口
的周缘，导流罩500的顶部抵持在坩埚盖120上的籽晶21的周缘；且导流通道510与引流通道
310正对。

[0087] 可选的，这里的导流罩500为圆柱形，导流通道510也为圆柱形。且导流通道510的开口与引流通道310的开口均为圆形，且二者的直径相同。进一步的，从图1中可以看出，导
流罩500的导流通道510的端部抵持在金属筛网400上，从而使得金属筛网400卡接在载台
300和导流罩500之间，如此保障了金属筛网400的设置的稳固性。

[0088] 从图中还可以看出，导流罩500的导流通道510的上端正对坩埚盖120上的籽晶21，即导流通道510的上端围绕籽晶21布置。载台300和导流罩500都是为了最大限度地将生长
气氛引导至籽晶21生长面。

[0089] 进一步的，从图1中可以看出，碳化硅晶体生长装置10还包括石墨纸600；石墨纸600的周缘与坩埚体110的内壁抵持；且石墨纸600设置在网状件200靠近坩埚体110底部的
一侧。这里的石墨纸600的作用主要在于：

[0090] 在生长过程中，靠近坩埚100侧壁的原料首先升华所以也是最先石墨化，到生长中后期其石墨化已非常严重，用石墨纸600遮挡可以最大化地避免碳颗粒，且生长气氛主要是
通过中部针状重结晶的气体通道输送的。

[0091] 在本发明的本实施例中，石墨纸600与网状件200平行布置。即石墨纸600朝向坩埚体110的底壁凹陷。

[0092] 在本发明的本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括多晶碳化硅晶锭材料700；多晶碳化硅晶锭材料700填满在网状件200与石墨纸600之间。多晶SiC晶锭层作用：其多晶
粒径较大，碳化后颗粒不易被吹起，当底部碳颗粒随生长气氛上升后易在升华法原料表面
重结晶而被包裹。

[0093] 进一步的，在本实施例中，碳化硅晶体生长装置10还包括多孔石墨层800；多孔石墨层800设置在网状件200远离坩埚体110底部的一侧。具体的，多孔石墨层800为平直布置
在坩埚体110中，多孔石墨层800与坩埚体110的内壁垂直。

[0094] 多孔石墨作用：利用空气动力学原理抑制生长气氛的对流作用，避免原料表面的碳颗粒被吹起。在体系中作为二道保险确保粉料22中的碳颗粒不会被吹起至晶体形成碳包
裹缺陷。

[0095] 使用时，首先在坩埚100底部装入1kg‑3kg从市场上购买的SiC原料；

[0096] 用特制工具将原料表面压成凹形后，在原料表面放置一层外径为130mm‑200mm的凹状钽网用以固定料面，其厚度为0.3mm‑1.2mm；之后将原料压实固定，进行原料烧结处理；

[0097] 在坩埚100底部高30mm‑70mm处设置固定区，用以将钽网固定在原料表面；

[0098] 在坩埚100中高130mm‑150mm处设置梯形载台300，载台300上宽40‑80mm，下宽10‑40mm，载台300顶部中间设置宽为2‑5mm，深度为1‑3mm的圆形凹坑用于放置金属筛网400，圆
形金属筛网400直径为100‑140mm，筛网顶部则放置一个导流罩500，用于将生长气氛引流至
籽晶21生长面；

[0099] 导流罩500高20mm‑50mm，厚度为1‑3mm，最后将粘有籽晶21的坩埚盖120放置于坩埚100顶部。

[0100] 第二方面，本发明提供一种晶体生长方法，提供坩埚100，坩埚100包括的坩埚体110和坩埚盖120，坩埚盖120设置有籽晶挟持部，籽晶挟持部上结合有籽晶；

[0101] 在坩埚体110内装填预设体量的粉料22，将粉料22压实，使粉料22朝向坩埚体110顶面的表面呈朝向坩埚体110底部的凹状；

[0102] 将网状件200覆盖到粉料22上并具有与粉料的朝向坩埚体110顶面的表面相适配的凹状，网状件200的周缘与坩埚体110的内壁抵持；

[0103] 将坩埚盖120盖合到坩埚体110；

[0104] 将坩埚100装入长晶炉生长。

[0105] 进一步的，将粘接好籽晶21的坩埚盖120与内部放置好热场的坩埚100进行密封，生长坩埚100周围、顶部、底部会包裹1～4层厚度5～10mm的石墨软毡保温层，然后将生长坩
‑2
埚100放入长晶炉中，首先抽真空到压力5x10 mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环
境之下，水冷式感应线圈通电，以电磁感应原理加热石墨坩埚100，当加热温度达到2100℃
以上，碳化硅粉末开始升华变成Si、Si2C、SiC2等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低
温度区域的籽晶21处沉积结晶形成碳化硅单晶，经过5～10天的沉积结晶时间，完成碳化硅
单晶生长。

[0106] 采用此设计的热场结构生长4英寸掺N的4H‑SiC晶体，晶体经过切磨抛后得到晶2
片，晶片蚀刻后对BPD密度进行计算，其密度低于500个/cm ，同时衬底无SF异常。表明利用
该热场结构进行晶体生长可以从根本上解决SiC晶体中的内应力与SF问题。

[0107] 综上，本发明实施例提供了一种碳化硅晶体生长装置10和晶体生长方法，至少具有以下优点：

[0108] 本方案的碳化硅晶体生长装置10通过料面凹凸程度的改变，能够有效利用热场，使得晶体内应力下降以及氮掺杂更加均匀，从两方面解决SF的出现以及尽可能的降低BPD
的密度。这样的碳化硅晶体生长装置10具有结构简单、设置方便、以及获得的碳化硅晶体的
品质更好的优点。

[0109] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖
在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。