[实用新型]一种单晶生长装置

说明书

本申请实施例提供单晶生长装置，包括：炉体和位于炉体内部的保温结构；保温结构内部具有密闭的腔体，腔体用于盛放坩埚，沿炉体的高度方向，保温结构包括位于坩埚上方的第一保温层、位于坩埚下方的第二保温层以及环绕坩埚外周的第三保温层；第一保温层包括中心部和围绕中心部外侧的外围部，中心部能够相对于外围部上下运动，以使保温结构密封或者具有一定的开口，外围部靠近坩埚的一端设有第一控温件，第一控温件和中心部之间设有第一加热件，第一加热件与第一控温件和中心部之间均具有预设距离。该单晶生长装置，能够优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布，提高晶体生长质量。

技术领域

本申请涉及晶体制备技术领域，尤其涉及一种单晶生长装置。

背景技术

氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)具有高导热率、高击穿电压、饱和电子迁移率高、化学稳定性高等优良的半导体性质；可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。目前，通常采用物理气相传输法生长氮化铝、碳化硅晶体。采用物理气相传输法生长氮化铝、碳化硅晶体，需要在坩埚内形成适合氮化铝、碳化硅晶体生长的温度分布。坩埚内的温度分布对晶体的质量有着至关重要的影响，相关技术中，单晶生长装置中坩埚内的温度分布仍有不足之处。

因此，亟需提供一种单晶生长装置，能够优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种单晶生长装置，优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布，从而提高生长出的晶体的质量。具体技术方案如下：

本申请实施例提供一种单晶生长装置，包括炉体；保温结构，位于所述炉体内部，所述保温结构内部具有密闭的腔体，所述腔体用于盛放坩埚，沿所述炉体的高度方向，所述保温结构包括位于所述坩埚上方的第一保温层、位于所述坩埚下方的第二保温层以及环绕所述坩埚外周的第三保温层；所述第一保温层包括中心部和围绕所述中心部外侧的外围部，所述中心部能够相对于所述外围部上下运动，以使所述保温结构密封或者具有一定的开口，所述外围部靠近所述坩埚的一端设有第一控温件，所述第一控温件和所述中心部之间设有第一加热件，所述第一加热件与所述第一控温件和所述中心部之间具有预设距离。

根据本申请实施例的单晶生长装置，位于炉体内部的保温结构用于保证位于其腔体内的坩埚温场的适宜性和稳定性。坩埚包括坩埚本体和盖合于坩埚本体的坩埚盖。第一保温层的中心部能够相对于外围部上下运动，以使保温结构密封或者具有一定的开口，从而控制坩埚内温场的变化。具体的，在原料升华过程中，即升温阶段，中心部与外围部完全配合，使得保温结构为密封状态，在晶体生长过程中，中心部向远离坩埚盖的方向运动，使得保温结构的中心区域具有一定的开口。该开口为热量提供散热通道，使得靠近该开口的坩埚盖处的温度最先降低，形成从坩埚盖至坩埚本体底部的正向温场，使得籽晶自坩埚盖的内壁向下生长。中心部沿远离坩埚盖的方向拔出的距离能够调控开口的大小，从而调控散热的速度。当需要温差大时，中心部拔出的距离较大；当需要温差小时，中心部拔出的距离较小，通过中心部的拔出的距离进行温差的调控，从而调整出适宜晶体生长的温场，该操作简单易行。

设于外围部的第一控温件，能够减小靠近坩埚盖处的散热通道的面积，从而减弱轴向温度梯度的剧烈波动，且能够减弱中心部边缘的过渡散热，避免生长界面凹凸不平，提高中心散热，达到微凸界面生长的效果，降低晶体生长过程中出现缺陷的概率。第一控温件和中心部之间的第一加热件，用于对坩埚顶部进行热量补偿，在原料升华过程中，使得坩埚盖的温度高于坩埚其他位置的温度，在坩埚内形成自坩埚盖至坩埚本体底部的逆向温场，降低原料升华过程中挥发出来的物质附着在籽晶上的几率，从而减少对籽晶的污染，另外对籽晶表面热腐蚀，减少表面杂质污染提高晶体生长的质量。

另外，根据本申请实施例的单晶生长装置，还可以具有如下附加的技术特征：