[实用新型]一种碳化硅晶体生长的温度控制装置

说明书

本实用新型涉及一种碳化硅晶体生长的温度控制装置及方法，其通过将籽晶托的热量辐射方式改变为热传导方式，再利用半导体散热体特性，通过控制器控制半导体散热体的端电压，使石墨体传导的热流量变为可控的变量，从而实现一种简单直接的控制生长界面的温度与生长速率方式。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅晶体的制备领域，具体涉及一种碳化硅晶体生长的温度控制装置。

背景技术

目前碳化硅单晶生长标准技术为籽晶升华法，也被称为物理气相输运生长法PVT。籽晶升华法是通过将一块籽晶放置于坩埚内的一处温度稍低区域，碳化硅SiC源(生长源)放置在石墨坩埚的底部，碳化硅SiC籽晶则放置在坩埚盖附近。坩埚通过射频感应或电阻加热至2300~2400℃，籽晶温度设定在比生长源温度低约100℃，这样使得升华的碳化硅SiC物质可以在籽晶上凝结并结晶。要维持碳化硅源向上输运的动能，需要在生长腔体纵轴向营造一个温度梯度，温度梯度约为20℃/cm，但实际的温度梯度参数会因各生产设备而异。

碳化硅晶体有多种的晶体型态，如常见的2H、4H、6H、3C、15R等。晶体型态形体的形成与界面的生长温度有密切的关系，如图1所示。任何偏离晶格严格周期性排列的现象都属于缺陷的范畴。因此为了减少晶体多种型态共存与缺陷产生，在生长过程中生长界面（籽晶表面）的温度控制成为一个很要的控制性参数。

目前的方法是以监测籽晶控背面的温度参数，然后调节感应加热器的输出来控制生长界面的温度。这种方法的缺点是改变了整体的热场梯度，而控制热场梯度的形成是一种很复杂且不够精准的方法。同时也会降低生长源的温度，从而导致生长速率下降。

有鉴于此，本申请人针对上述碳化硅生长过程中存在的诸多问题而深入构思，遂产生本案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简单且有效的碳化硅晶体生长的温度控制装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种碳化硅晶体生长的温度控制装置，其包括控制器、外壳、设置在外壳内的加热器和石墨坩埚，

所述控制器连接加热器，加热器设置在石墨坩埚的外周；所述石墨坩埚包括坩埚本体和盖体，盖体内侧设有籽晶托；而在坩埚本体内则用于设置碳化硅生长源；

所述盖体上端设有一石墨体，该石墨体下端与籽晶托连接，上端则连接半导体散热体；半导体散热体连接直流电源和控制器；所述石墨体上设有两个测温点，半导体散热体上设有两个测温点，各测温点连接控制器。

所述石墨坩埚外周设置有隔热屏，该隔热屏设置在加热器和石墨坩埚之间。

所述石墨体外周套设一氧化铝管，而在氧化铝管外还设有隔热屏。

所述石墨体上的两个测温点分别设置在石墨柱的轴向中间位置，以及该轴向中间位置与半导体散热体与石墨体的接触面之间的中点位置；所述半导体散热体上的两个测温点分别设置在半导体散热体的上端面和下端面。

采用上述方案后，本实用新型通过将籽晶托的热量辐射方式改变为热传导方式，再利用半导体散热体特性，通过控制器控制半导体散热体的端电压，使石墨体传导的热流量变为可控的变量，从而实现一种简单直接的控制生长界面的温度与生长速率方式。

附图说明

图1为不同碳化硅晶体多型的形成与温度的关系图；

图2为本实用新型的结构示意图。

标号说明：

外壳1；加热器2；坩埚本体3；盖体4；石墨体5；半导体散热体6；隔热屏71、72；测温点T1、T2、T3、T4；籽晶托8；碳化硅生长源9；碳化硅晶体10；氧化铝管或氧化锆管11。

具体实施方式