[实用新型]一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置

说明书

本实用新型公开了一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置，包括设置在生长炉内的保温壳，保温壳内设置有生长坩埚、坩埚盖和板型电阻加热器，生长坩埚通过螺钉固定安装在坩埚盖的底部，所述坩埚盖的顶部固定安装有竖轴，保温壳的顶部固定安装有隔离罩。本实用新型设计合理，实用性好，能够控制生长坩埚水平转动，能够使得生长坩埚内碳化硅单晶的生长温度更为均匀，并且能够根据碳化硅单晶生长的速度，对生长坩埚的高度位置进行调节，可保证生长坩埚内碳化硅单晶生长点的高度保持不变，进而有利于碳化硅单晶生长缺陷的抑制，能够制得大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶，提高了碳化硅单晶的生产质量。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备技术领域，具体为一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置。

背景技术

碳化硅是第三代半导体材料，具有宽禁带、高热导率、高电子饱和迁移速率和高击穿电场等性质，碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，是目前晶体生产技术和器件制造水平最成熟，应用最广泛的宽禁带半导体材料之一，是高温、高频、抗辐射、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。因此制备大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶是非常重要的工作。目前物理气相传输法(PVT)是目前商用生长碳化硅单晶最广泛应用的方法，PVT法生长碳化硅单晶的生长装置一般采用中频感应加热的方式，生长坩埚与线圈同轴放置，当线圈加载中频交流电时，通过生长坩埚感应发热，再经过热传导方式对粉料进行加热，处于高温区的粉料升华气氛，气相组分在温度梯度下上升到低温区的籽晶处结晶生长，现有技术中，使用碳化硅单晶生长装置制备碳化硅单晶时，存在生长温度高、涉及的化学反应复杂，长晶过程无法实时观测和及时获取生长信息的特点，加上生长周期长，容易导致长晶质量的降低和原材料的浪费。

针对上述问题公布号为CN114318515A的中国专利公告的一种大尺寸碳化硅单晶的PVT生长装置，其技术要点是：包括生长炉、X射线原位成像模块和控制系统，生长炉由外至内包括炉壁、保温毡、板型电阻加热器和坩埚，X射线原位成像模块包括分别设于生长炉的单晶生长的径向方向的相对两侧的X射线源和X射线成像接收器；炉壁于径向方向的两侧具有用于X射线透过的非金属窗口，保温毡、板型电阻加热器和坩埚均由非金属材料制成；控制系统接收X射线成像接收器的成像信号，并控制X射线源和板型电阻加热器工作。

上述方案在实际生产中发现，不便于控制碳化硅单晶生长坩埚水平旋转，碳化硅单晶生长坩埚受热不均匀，易造成碳化硅单晶生长坩埚内的生长温度不均匀，也不便于根据需要调节碳化硅单晶生长坩埚的高度，易造成碳化硅单晶生长点的高度不一致，进而影响碳化硅单晶的生产质量，不能满足使用需求，为此，我们提出一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置用于解决上述问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置，解决了现有的碳化硅单晶生长装置在使用时，不便于控制碳化硅单晶生长坩埚水平旋转，碳化硅单晶生长坩埚受热不均匀，易造成碳化硅单晶生长坩埚内的生长温度不均匀，也不便于根据需要调节碳化硅单晶生长坩埚的高度，易造成碳化硅单晶生长点的高度不一致，进而影响碳化硅单晶的生产质量的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种大尺寸、低缺陷密度的碳化硅单晶生长装置，包括设置在生长炉内的保温壳，保温壳内设置有生长坩埚、坩埚盖和板型电阻加热器，生长坩埚通过螺钉固定安装在坩埚盖的底部，所述坩埚盖的顶部固定安装有竖轴，保温壳的顶部固定安装有隔离罩，保温壳的顶部内壁上开设有竖孔，竖孔与隔离罩内部相连通，竖轴的顶端贯穿竖孔，竖轴的顶端开设有滑槽，滑槽内滑动安装有滑杆，隔离罩的顶部内壁上固定安装有轴座，滑杆的顶端延伸至滑槽外并与轴座的底部转动连接，隔离罩内设置有提升组件和驱动组件。