[实用新型]可调控SiC晶体生长梯度的水冷装置及晶体生长炉

说明书

技术领域

本实用新型属于碳化硅晶体生长技术领域，尤其涉及一种可调控SiC晶体生长梯度的水冷装置。

背景技术

通常用于碳化硅衬底的晶体生长方法是PVT法(物理气象传输法)，通过此方法已经可以生产出质量很好的晶片。晶体生长过程中的温度梯度的控制对晶体的形态和质量有关键性的影响。目前市场上已经有直径6英寸的商用碳化硅衬底晶片。对于大尺寸高质量的碳化硅晶体的生长，晶体的温度梯度的调节就更加重要。

业内工程师熟知的晶体温度梯度调节方法通常是使用顶部保温开孔的方法来实现的,这种方法简单易用，在晶体长晶过程中温度梯度随晶体生长量的变化而不可控,不能随工艺需求做相应的变化。

从已知的资料可知一般碳化硅(SiC)晶体生长中温度梯度的调节是通过顶部保温开孔的方法来实现的。将不同大小的中心开孔的的石墨毡放置在石墨坩埚的上方，通过对晶体散热的调节来调节晶体的温度梯度，进而实现对温度梯度的控制。该方法不能随生长时间的变化进行调整。其本身也会因生长过程中从坩埚内逸散出来的硅蒸汽的腐蚀导致保温效果的变化。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种可调控SiC晶体生长梯度的水冷装置及晶体生长炉。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案：一种可调控SiC晶体生长梯度的水冷装置，包括升降机构、水冷环、通水不锈钢支撑杆、铁磁流体、旋转水套和进、出水口，所述进、出水口下方依次顺序连接旋转水套、通水不锈钢支撑杆和水冷环，所述通水不锈钢支撑杆穿过晶体生长炉顶部与所述水冷环连通，所述铁磁流体套设在所述旋转水套与通水不锈钢支撑杆连接处的外侧，所述铁磁流体下方的通水不锈钢支撑杆外由上到下依次套设有真空波纹管和真空法兰，所述真空法兰固定在所述晶体生长炉顶部，所述升降机构与所述铁磁流体连接。

所述升降机构为丝杠。

一种晶体生长炉，包括石英管炉体，所述石英管炉体内设有侧面保温层，所述侧面保温层内设有坩埚，所述坩埚下半部分设有SiC粉料容纳腔，所述坩埚的上半部分设有籽晶放置腔，所述籽晶放置腔上方设有上部保温层，所述上部保温层与所述籽晶放置腔之间具有空气流通的间隙，所述上部保温层上方设有如权利要求1或2所述的水冷装置。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型通过进、出水调节水温，及水冷环的升降调整其与坩埚间的距离，及旋转水套的设置可以带动水冷环旋转，进而达到对晶体生长环境内温度调节的目的，进而提高碳化硅晶体的质量。

附图说明

图1是本实用新型设于晶体生长炉内的结构原理图；

图中：1.旋转丝杠，2.进、出水口，3.旋转水套，4.铁磁流体，5.真空波纹管，6.通水不锈钢支撑杆，7.真空法兰，8.水冷环，9.顶部保温层，10.sic晶体粉料，11.侧面保温层，12.石英管炉体，13.石墨坩埚。

具体实施方式

现根据附图对本实用新型进行较详细的说明，如图1所示，一种可调控SiC晶体生长梯度的水冷装置，包括升降机构、水冷环8、通水不锈钢支撑杆6、铁磁流体4、旋转水套3和进、出水口2，所述进、出水口2下方依次顺序连接旋转水套3、通水不锈钢支撑杆6和水冷环8，所述通水不锈钢支撑杆6穿过晶体生长炉顶部与所述水冷环8连通，所述铁磁流体4套设在所述旋转水套3与通水不锈钢支撑杆6连接处的外侧，所述铁磁流体4下方的通水不锈钢支撑杆6外由上到下依次套设有真空波纹管5和真空法兰7，所述真空法兰7固定在所述晶体生长炉顶部，所述升降机构与所述铁磁流体4连接。

所述升降机构为丝杠1。

一种晶体生长炉，包括石英管炉体12，所述石英管炉体12内设有侧面保温层11，所述侧面保温层11内设有石墨坩埚13，所述坩埚13下半部分设有SiC粉料容纳腔，所述坩埚13的上半部分设有籽晶放置腔，所述籽晶放置腔上方设有顶部保温层9，所述顶部保温层9与所述籽晶放置腔之间具有空气流通的间隙，所述顶部保温层9上方设有如权利要求1或2所述的水冷装置。

本实用新型提供的调节温度梯度的方法是通过一个可以调节与晶体距离及可旋转的水冷环8，且水冷环8内的水温可调，来控制晶体的温度梯度。在晶体生长过程中按照晶体生长工艺需求，调节水冷环8与晶体的远近，以及水冷环8中的水温和来控制温度梯度。