[实用新型]一种精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置

说明书

本实用新型公开了一种精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚、石墨盖、石墨软毡保温层和感应加热装置，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心突出区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述感应加热装置围绕所述石墨软毡保温层设置，所述感应加热装置包括上部感应线圈和下部感应线圈两组，所述石墨盖的顶部中心和石墨坩埚的底部中心处分别架设有红外线测温器。本实用新型感应加热装置采用上、下两组可独立控制的感应线圈装置和红外线测温器，可分别测量坩埚上下的温度，从而精确控制轴向温度梯度，获得理想的晶体生长界面，以得到高质量的碳化硅单晶晶体。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备制造领域，具体为一种精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置。

背景技术

碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，对于应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域有着重大影响。

目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成Si、Si2C、SiC2等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶成碳化硅单晶。

在碳化硅单晶生长过程中，轴向温度梯度是控制晶体质量很重要的一个参考，虽然各方发展的生长装置与方法参数都不尽相同，但研究方向都是朝着控制晶体生长界面是微凸界面进行，以达到控制均匀生长速度的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种碳化硅单晶晶体精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置，可以精确控制轴向温度梯度，获得理想的晶体生长界面，以得到高质量的碳化硅单晶晶体，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚、石墨盖、石墨软毡保温层和感应加热装置，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心突出区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述感应加热装置围绕所述石墨软毡保温层设置，所述感应加热装置包括上部感应线圈和下部感应线圈两组，所述石墨盖的顶部中心和石墨坩埚的底部中心处分别架设有红外线测温器。

优选的，所述石墨坩埚内放置有纯度5N-6N的碳化硅粉末。

优选的，所述石墨盖内侧中心突出区域为圆柱形，其突起高度为所述石墨盖的0.5-1.5倍，直径为所述石墨盖的0.3-0.6倍。

优选的，所述上部感应线圈和下部感应线圈分别配置有可独立控制的变压器、电控与加热系统。

优选的，所述感应加热装置的加热方式以下部感应线圈加热为主，所述上部感应线圈和下部感应线圈的功率控制比例为0:10-3:7。

优选的，所述所述石墨软毡保温层的顶部和底部对应所述红外线测温器预设有通孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型感应加热装置采用上、下两组感应线圈装置，并有各自的变压器、电控与加热系统可独立控制，红外线测温器也采用两组，分别架设在石墨坩埚外侧的顶部中心与底部中心，可分别测量顶部石墨盖与底部石墨坩埚的温度，得到坩埚上下温差，进而算出轴向温度梯度，通过调整上下组的加热系统精确控制轴向温度梯度，获得理想的晶体生长界面，以得到高质量的碳化硅单晶晶体。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。