[实用新型]一种提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置

说明书

本实用新型公开了一种提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置，包括籽晶、碳化硅原料、坩埚、晶体生长腔、电阻加热器电极、电阻组合式加热器和保温材料层，所述坩埚的内部空腔中填充有碳化硅原料，所述坩埚的顶部内壁向内凸起，且内壁表面上设有籽晶，所述坩埚的外部套接有组合式加热器，所述组合式加热器由多个相互堆叠的电阻加热器组成，所述电阻加热器的两端为电阻加热器电极，所述坩埚和组合式加热器的外部包覆有保温材料层，所述电阻加热器电极贯穿保温材料层并向外延伸，多个所述电阻加热器电极成螺旋状排布，所述保温材料层的外侧设有晶体生长腔。通过热场分段加热方式的改变，可以提高碳化硅晶体的生长高度。

技术领域

本实用新型涉及晶体生长技术领域，尤其涉及一种提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置。

背景技术

碳化硅作为三代半导体材料，成为未来新能源发展的方向之一。然而，SIC只能通过合成的方法来获得SiC晶体。其中PVT法生长碳化硅晶体为获得SiC晶体常用的方法。目前是通过感应线圈在坩埚及保温材料的外层，通过对线圈通入中频感应电流产生磁场，磁场穿过可以导电的坩埚后产生电流。有电流流动的坩埚产生热量使碳化硅原料升华。因在感应线圈中心部位磁场相对密集，而对应感应线圈中心区域的坩埚位置温度相对比较高。感应线圈上下两端的位置磁场相对稀疏，而对应线圈两端区域的坩埚位置温度相对较低，如籽晶位置位置较碳化硅原料的位置温度较低。采用中频感应加热的方式必须使在原材料的高温位置与籽晶端的低温区域达到一定的温度差，才能保证晶体的生长速度与生长质量。这样也限制了原材料高温位置与籽晶位置之间的距离，在一定的距离范围内才能保证晶体的质量。因为原材料高温位置与籽晶位置之间的距离的限制，也限制住了晶体生长的最大高度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置，通过热场分段加热方式的改变，可以提高碳化硅晶体的生长高度，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置，包括籽晶、碳化硅原料、坩埚、晶体生长腔、电阻加热器电极、电阻组合式加热器和保温材料层，所述坩埚的内部空腔中填充有碳化硅原料，所述坩埚的顶部内壁向内凸起，且内壁表面上设有籽晶，所述坩埚的外部套接有组合式加热器，所述组合式加热器由多个相互堆叠的电阻加热器组成，所述电阻加热器的两端为电阻加热器电极，所述坩埚和组合式加热器的外部包覆有保温材料层，所述电阻加热器电极贯穿保温材料层并向外延伸，多个所述电阻加热器电极成螺旋状排布，所述保温材料层的外侧设有晶体生长腔。

优选的，所述电阻加热器包括石墨电阻丝和绝缘材料层，石墨电阻丝的外部包覆有绝缘材料层。

优选的，所述碳化硅原料的表面与籽晶间距为40-200mm。

优选的，所述保温材料层为成型石墨毡。

优选的，所述绝缘材料层位于坩埚和石墨电阻丝之间，绝缘材料层为石墨棉板。

优选的，所述组合式加热器中电阻加热器的数量为10-50个。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的提高碳化硅晶体生长高度的热场加热装置，通过改变热场分段加热方式，使每一个加热器进行分段精确功率控制，从而达到坩埚不同区域可以精确控制温度；可以根据时间变化设定单一加热器功率，然后多组加热器可以相互组合出跟多组加热方式，使工艺调整更为精细化；可以降低坩埚耗材及冷却水所带走的能量损耗。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的组合式加热器结构图。

图中：1、籽晶；2、碳化硅原料；3、坩埚；4、晶体生长腔；5、电阻加热器电极；6、组合式加热器；61、电阻加热器；611、石墨电阻丝；612、绝缘材料层；7、保温材料层。