本發(fā)明有關(guān)于一種長晶裝置與其制程，更詳而言之，有關(guān)于一種高質(zhì)量的碳化硅化合物晶體的長晶裝置與其制程，通過在多個沉積位點上形成2d或3d熱梯度，穩(wěn)定地快速制造缺陷少的化合物晶體。

背景技術(shù)：

1、晶體生長是隨著更多的分子或離子添加到晶格中的位置而使預(yù)先存在的晶體變得更大的過程。晶體被定義為以有序重復(fù)模式排列的原子、分子或離子，即晶格，在所有三個空間維度上延伸。因此，晶體生長與液滴生長的不同之處在于，在生長過程中，分子或離子必須落入正確的晶格位置，以便生長有序的晶體。

2、廣泛應(yīng)用的化合物晶體包碳化硅(sic)、氮化鎵(gan)、氮化鋁(aln)及氧化鎵(ga2o3)等晶體?；衔锞w多半具有半導(dǎo)體材料，導(dǎo)熱性及化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，基于絕緣破壞特性及飽和漂移速度等的晶體管特性的觀點，作為次世代半導(dǎo)體組件用材料深受高度期待?；衔锞w成長技術(shù)大致可分為三種，分別為物理氣相傳輸法(physical?vaportransport,pvt)、高溫化學(xué)氣相沉積法(hightemperature?chemical?vapor?deposition,htcvd)及溶液長晶法(solutiongrowth)。

3、化合物晶體gan晶體的成長，多在高溫高壓下，將nh3通過液態(tài)ga成長出針狀的gan；亦可使用化學(xué)氣相沉積(chemical?vapor?deposition:cvd)來成長gan；高溫成長得到了高質(zhì)量的gan，至今仍為目前最常見的緩沖層成長方式。雖然用緩沖層的技術(shù)使得gan磊晶質(zhì)量提升，但是與直接在gan基板上面成長的gan組件相比，還是有一定的差距存在。

4、化合物晶體sic基板除了比起si基板較為昂貴外，尚有所謂單晶基板的缺陷少化、高質(zhì)量化不足的問題。碳化硅在常壓下進行加熱時，于2000℃左右的溫度會升華，因而無法采用通過cz法(czochralski)或fz法(floating?zone)的結(jié)晶成長方法。因此，現(xiàn)今的碳化硅單晶，主要是通過以改良式雷里法(rayleighmethod)為首的升華法來制造。升華法是目前碳化硅單晶的量產(chǎn)化的常見方法。然而，即使是使用通過升華法所得到的碳化硅單晶來制作功率裝置，其特性亦未必能稱得上為足夠。其原因在于碳化硅單晶的缺陷少化為不易之故。通過升華法的結(jié)晶成長為來自氣相的析出現(xiàn)象，成長速度緩慢，反應(yīng)空間內(nèi)的溫度管理亦為困難。

5、因此，近來采溶液法的化合物晶體結(jié)晶成長方法漸受矚目?；衔锞w的溶液法，大致分為(a)溶劑移動結(jié)晶成長法(traveling?solvent?method,tsm)、(b)徐冷法(slowcooling?technique,sct)、(c)蒸氣氣相固相法(vapor?liquid?solid,vls)、(d)頂部種晶熔液成長法(top?seeded?solution?growth,tssg)此四種。習(xí)知方法的溶液法的化合物晶體的成長，利用使其形成于溶液全體的溫度梯度使單晶成長。許多化合物晶體本身在常壓下不會熔解。在此種溶液法中，化合物晶體的結(jié)晶成長是在極接近熱平衡的狀態(tài)下進行，因而相較于以升華法所得到的化合物晶體，可得到缺陷少的化合物晶體。但是，此種習(xí)知長晶法有如下述的問題點為隨著時間來原材料的成分變化，不易長時間穩(wěn)定地持續(xù)進行化合物晶體的單晶成長。

6、有鑒于上述問題，有必要提出一種長晶裝置與其制程，可以通過在多個沉積位點上形成2d或3d熱梯度，穩(wěn)定地快速制造缺陷少的多樣性化合物晶體，包括碳化硅(sic)、氮化鎵(gan)、氮化鋁(aln)及氧化鎵(ga2o3)等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提出一種具有多個沉積位點的長晶裝置，能夠通過輔助加熱器或沉積散熱器，與復(fù)數(shù)個熱場調(diào)整組件，在多個沉積位點形成2d或3d熱梯度，穩(wěn)定地快速制造碳化硅(sic)、氮化鎵(gan)、氮化鋁(aln)及氧化鎵(ga2o3)等化合物晶體。

2、本發(fā)明的次要目的在于提出一種具有多個沉積位點的長晶制程，主要是通過在加熱腔體形成單一或多個不同的熱場，使得來源材料在該些熱場中產(chǎn)生蒸發(fā)，并經(jīng)過一過濾器輔助，可以在多個沉積位點穩(wěn)定地快速制造碳化硅(sic)、氮化鎵(gan)、氮化鋁(aln)及氧化鎵(ga2o3)等化合物晶體。

3、為實現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明提出一種具有多個沉積位點的長晶裝置，包括：

4、一加熱腔體，內(nèi)部設(shè)置有一可旋轉(zhuǎn)的支柱；

5、至少一加熱承載組件，連接于該支柱上，該加熱承載組件包含一坩堝，一過濾器，復(fù)數(shù)個沉積位點，該坩堝有復(fù)數(shù)個來源材料；

6、一熱發(fā)生器，設(shè)置在該加熱腔體內(nèi)部，用于提供該熱能給該加熱腔體；以及

7、復(fù)數(shù)個剛性裝置，作為一輔助加熱器或一沉積散熱器，以使得該加熱腔體內(nèi)部的至少一熱場形成具有一2d或一3d熱梯度。

8、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該熱發(fā)生器是射頻加熱線圈，在該加熱腔體形成單一或多個不同的熱場，該加熱承載組件的該些來源材料在該些熱場中產(chǎn)生蒸發(fā)，蒸氣經(jīng)過該過濾器到達該些沉積位點。

9、根據(jù)本發(fā)明的一特征，更包含復(fù)數(shù)個絕緣體，設(shè)置在該加熱腔體內(nèi)部，用以保護在該加熱腔體表面的一圓筒或一長方形的水套。

10、根據(jù)本發(fā)明的一特征，更包含復(fù)數(shù)個熱場調(diào)整組件，設(shè)置在該加熱腔體內(nèi)部，且位于該加熱承載組件之間，以使得該加熱腔體的各個該加熱承載組件處在具有不同的熱梯度的該熱場中。

11、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該坩堝的材料是選自一合金、一金屬、一陶瓷或一化合物材料的一或其組合。

12、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該加熱腔體通入一氣體，該氣體是選自ar、n2、co、co2與摻雜氣體之一，且該氣體的壓力范圍：10-6mbar～10atm。

13、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該來源材料的狀態(tài)可以是液相、固相、氣相和混合相，且該些沉積位點具有一粉狀晶體以作為成核點，且該粉狀晶體是選自sic、gan、aln或ga2o3粉狀晶體之一。

14、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該加熱腔體的頂部、中間和底部的視口具有紅外線高溫計，以偵測該加熱腔體的溫度。

15、根據(jù)本發(fā)明的一特征，該過濾器用于調(diào)控該些來源材料受熱升華的氣體，會隨著不同熱場的熱梯度而有不同的過濾速度。

16、為實現(xiàn)上述次要目的，本發(fā)明提出一種具有多個沉積位點的長晶制程，其使用一種具有多個沉積位點的長晶裝置，包含下列步驟:

17、在一加熱腔體內(nèi)的一加熱承載組件的一坩堝上提供復(fù)數(shù)個來源材料；

18、提供一熱能給該加熱腔體形成單一或多個不同的熱場，使得該加熱承載組件的該些來源材料在該些熱場中產(chǎn)生蒸發(fā)，蒸氣經(jīng)過一過濾器到達該些沉積位點；以及

19、通過一輔助加熱器或一沉積散熱器，以使得該加熱腔體內(nèi)部的熱場形成具有一2d或一3d熱梯度。

20、綜上所述，本發(fā)明的一種具有多個沉積位點的長晶裝置與制程，具有以下功效：

21、1.多樣性長晶裝置容易制造與整合；

22、2.該加熱腔體形成單一或多個不同的熱場；

23、3.多個沉積位點形成2d或3d熱梯度；

24、4.穩(wěn)定地快速制造缺陷少的化合物晶體。