[实用新型]一种调整碳化硅晶体生长过程中温场分布的装置

说明书

本实用新型属于碳化硅材料加工技术领域，具体涉及一种调整碳化硅晶体生长过程中温场分布的装置，是针对现有碳化硅晶体生长过程中旋转坩埚会导致温度场分布不均匀所提出的，其包括旋转装置和升降装置，旋转装置和升降装置位于生长腔的外部，所述旋转装置与套设在生长腔外部的感应线圈的顶端连接，且旋转装置通过环形法兰带动感应线圈在生长腔的外部进行旋转，所述升降装置通过连接杆与旋转装置连接，且升降装置可带动旋转装置与感应线圈同步上下运动。本实用新型通过感应线圈旋转和升降的方法来调整温场，实现温场分布均匀，可以得到对称性好、缺陷少、质量好的碳化硅晶体。

技术领域：

本实用新型属于碳化硅材料加工技术领域，具体涉及一种调整碳化硅晶体生长过程中温场分布的装置。

背景技术：

碳化硅单晶材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速率大、临界击穿电场高、介电常数低、化学稳定性好等优点，被认为是制造光电子器件、高频大功率器件、电力电子器件理想的半导体材料，在白光照明、光存储、屏幕显示、航天航空、高温辐射环境、石油勘探、自动化、雷达与通信、汽车电子化等方面有广泛应用。

目前生长碳化硅晶体最有效的方法是物理气相传输PVT法，首先在石墨坩埚的底部填入高纯原料，石墨盖顶部粘贴籽晶，在坩埚外部采用保温石墨毡裹绕，然后在合适的温度1800～2000℃和高真空下0～10^-4Torr通过气相挥发生长碳化硅晶体。在生长碳化硅晶体过程中，溢出坩埚的部分气相组分会与周围的保温材料、石墨坩埚等组件发生反应，引起石墨化导致保温材料和石墨坩埚的局域破坏，同时每次晶体生长时保温材料、加热线圈和坩埚位置等因素的几何位置很难完全对称，这也会致使晶体生长时温度场分布不均匀，从而导致生长的碳化硅晶体不仅面型不对称，而且内部应力分布也不均，这将直接影响碳化硅晶体的质量和成品率。因此，如何在碳化硅晶体生长过程中实现温度场均匀分布对于高质量、大尺寸碳化硅晶体的制备至关重要。

国外专利文献EP0554047A1提到在无坩埚气相生长碳化硅晶体中旋转籽晶体可以使晶体生长的温度场更均匀。国内专利文献CN105316765A在物理气相传输法生长碳化硅晶体时旋转坩埚可以提高晶体的均匀一致性。但在坩埚旋转过程中不可避免的产生振动，影响晶体的垂直平稳生长，严重时还有可能致使粘贴在坩埚盖上的籽晶片脱落，而且在旋转过程中对保温层整体的密闭性也有影响，破坏了晶体生长的环境。另外，如果坩埚进行旋转，底部的粉末源会受到离心力的影响，导致粉末分布不均，从而影响气相传输过程，破坏温场梯度，导致晶体生长过程产生微管，碳包裹物，严重影响晶体质量。

实用新型内容：

本实用新型为克服上述缺陷，提供了一种调整碳化硅晶体生长过程中温场分布的装置，该装置通过调整感应线圈的旋转和升降以实现晶体生长时温度场的均匀对称，提高碳化硅晶体的质量和成品率。

本实用新型采用的技术方案在于：一种调整碳化硅晶体生长过程中温场分布的装置，包括旋转装置和升降装置，旋转装置和升降装置位于生长腔的外部，所述旋转装置与套设在生长腔外部的感应线圈的顶端连接，且旋转装置通过环形法兰带动感应线圈在生长腔的外部进行旋转，所述升降装置通过连接杆与旋转装置连接，且升降装置带动旋转装置与感应线圈同步上下运动。

优选地，所述旋转装置为旋转电机，旋转电机的输出端通过传动轴与环形法兰固定连接，且旋转电机的输出端与环形法兰同心设置。

优选地，所述升降装置包括固定支架和升降电机，所述固定支架包括两个立杆，两个立杆分别位于生长腔的两侧，在每个立杆上分别套设有上下滑动的套管，且每个套管与连接杆的一端固定连接，所述升降电机为两个，每个升降电机的输出端均通过一个固定螺母与一个套管固定连接。

优选地，所述感应线圈的高度大于生长腔的高度。

本实用新型的有益效果是：