[发明专利]碳化硅晶体生长装置

说明书

本发明公开了一种碳化硅晶体生长装置，包括：生长炉，包括纵向设置的石英管，石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，石英管为单层结构；外罩，套设于生长炉外部，外罩的内壁与石英管的外壁之间形成有排风管道，外罩的底端设有进风口，外罩的顶端设有出风口；排风系统，与出风口连接。实现以风冷的形式对石英管进行温度场调节及冷却，并降低设备成本并提高安全性。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，更具体地，涉及一种碳化硅晶体生长装置。

背景技术

碳化硅(SiC)单晶具有高导热率、高击穿电压、载流子迁移率极高、化学稳定性很高等优良的半导体物理性质；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。

SiC单晶材料的生长需要特殊的工艺装备。该工艺装备主要由生长炉、加热组件、气体组件及控制组件等结构，其中晶体生长过程主要在生长炉体内完成。现有的炉体结构主要由不锈钢炉膛组件及双层石英腔室构成，双层石英腔室夹层内通入冷却水，以达到对腔室内温度场进行调节并冷却腔室的目的。

现有技术的主要缺点有：

1、采用双层石英管结构，与之相配合，需要在石英管两端采用不锈钢炉膛结构，对石英管进行密封，成本高；

2、双层石英管夹层内通入冷却水，而腔室处于极高的温度状态，如果内层石英管碎裂，会导致冷却水进行腔室，存在较大的安全隐患。

因此需要提出一种成本低且安全性更高的碳化硅晶体生长装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种碳化硅晶体生长装置，实现降低设备成本并提高安全性。

为实现上述目的，本发明提出了一种碳化硅晶体生长装置，包括：

生长炉，所述生长炉包括纵向设置的石英管，所述石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，所述石英管为单层结构；

外罩，所述外罩套设于所述生长炉的外部，所述外罩的内壁与所述石英管的外壁之间形成有排风通道，所述外罩的底端为开放端，所述外罩的顶端设有出风口；

排风系统，所述排风系统与所述出风口连通。

可选地，所述排风系统包括排风管道、热交换器和风机，所述排风管道的一端与所述出风口连通，所述排风管道的另一端与所述热交换器连接，所述热交换器与所述风机的进气端连接。

可选地，所述风机的出气端与外部排气管道连接。

可选地，所述外罩的底端开放且所述外罩的底端悬空，以形成所述进风口。

可选地，所述外罩的侧壁外表面设有冷却水管路。

可选地，所述冷却水管路沿所述外罩的周向在所述外罩的侧壁外表面呈脉冲状或螺旋状分布。

可选地，所述排风通道与所述排风管道连通，且所述排风通道的宽度在80mm至120mm之间。

可选地，所述生长炉还包括底座，所述底座与所述石英管的底部固定连接。

可选地，所述石英管的顶部封闭，所述底座设有与所述石英腔室连通的尾气出口。

可选地，所述石英管的外壁设有电磁感应线圈。

可选地，还包括固定架，所述固定架与所述外罩的侧壁固定连接，所述固定架用于支撑所述外罩。

本发明的有益效果在于：