[发明专利]一种线圈移动式PVT工艺高质量晶体制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种PVT工艺高质量晶体制备装置及方法，属于晶体制备技术领域。本发明研发解决的是晶体生长过程中，无法满足晶体生长界面对温度和温度梯度等沉积条件的需要，不利于制备高质量单晶的问题。包括反应室、感应线圈、坩埚体、托板和升降电机，反应室的内部放置坩埚体，坩埚体的上盖部分放置有籽晶，坩埚体内装有反应原料，反应室的外部套装有感应线圈和托板，感应线圈安装在托板上，托板的下部与升降电机的驱动端连接，升降电机与框架固定连接。根据晶体不同的生长阶段，线圈可以进行移动，用于保证生长界面处温度及温度梯度相对不变，最大程度保持工艺条件稳定，有利于晶体的稳定生长。

技术领域

本发明涉及一种PVT工艺高质量晶体制备装置及方法，属于晶体制备技术领域。

背景技术

PVT工艺是制备宽禁带和超宽禁带半导体材料，如碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等的主流工艺。该工艺要求设备能提供2000-2500℃的温度条件和温度梯度。常规的电阻加热方法具有电耗高、电极及热场材料易损耗等特点，感应加热的方式具有更加节省能耗的特点，且不与被加热体直接接触，但是通常生长工艺下，热场固定，线圈一次成型、位置及线圈间距固定，仅能通过控制功率参数和调节热场控制沉积条件，无法对温场进行灵活调节，特别是无法适应晶体生长过程中，晶体变厚、原料损耗等对热场的影响，也就是晶体生长过程中，无法满足晶体生长界面对温度和温度梯度等沉积条件的需要，不利于制备高质量单晶。

基于上述问题，亟需提出一种线圈移动式PVT工艺高质量晶体制备装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种线圈移动式PVT工艺高质量晶体制备装置及方法，本发明研发解决的是晶体生长过程中，无法满足晶体生长界面对温度和温度梯度等沉积条件的需要，不利于制备高质量单晶的问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种线圈移动式PVT工艺高质量晶体制备装置，包括反应室、感应线圈、坩埚体、托板和升降电机，反应室的内部放置坩埚体，坩埚体的上盖部分放置有籽晶，坩埚体内装有反应原料，反应室的外部套装有感应线圈和托板，感应线圈安装在托板上，托板的下部与升降电机的驱动端连接，升降电机与框架固定连接。

优选的：所述托板上安装有绝缘板，绝缘板上加工有竖孔，竖孔内安装有固定螺栓，绝缘板与感应线圈通过固定螺栓连接。

优选的：所述感应线圈的上侧设置测温装置。

优选的：所述测温装置和升降电机与控制端电性连接，控制端与逆变器电性连接，逆变器与感应线圈电性连接，整流器与逆变器电性连接，整流器与供电电源电性连接。

一种线圈移动式PVT工艺高质量晶体制备方法：包括以下步骤：

步骤一：根据工艺需求和热场设计，通过竖孔与固定螺栓的紧固位置确定感应线圈的间距；

步骤二：打开供电电源，供电电源通过整流和逆变将供电转换为所需的中频电源，连接到感应线圈并为感应线圈供电，感应线圈对坩埚体进行加热，进行单晶材料制备；

步骤三：反应过程中，晶体生长阶段，根据晶体生长速率，控制端控制升降电机带动托板缓慢向下运动，感应线圈随着托板缓慢向下运动，运动速度与籽晶处晶体生长速率相匹配，实现高温区从反应原料表面附近向下运动，同时保持原料与晶体生长界处的温度梯度。

步骤四：感应线圈下降到指定位置后，反应结束后，断开供电电源。

优选的：测温装置检测感应线圈上方的温度并将信号传递给控制端。

本发明具有以下有益效果：