[发明专利]一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置

权利要求书

1.一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，包括石墨坩埚，所述石墨坩埚顶部设有籽晶托，所述石墨坩埚外部设有感应加热线圈；

所述石墨坩埚内部还设有气管，所述气管靠近石墨坩埚内壁直立，所述气管包括外气管和内气管，所述外气管和内气管表面设有气孔；

所述外气管下端部与所述石墨坩埚的底部固定连接，所述外气管的顶部与所述籽晶托下表面齐平，所述内气管穿过所述石墨坩埚的底部延伸到所述石墨坩埚外部，所述外气管的内表面和所述内气管的外表面紧贴配合，所述内气管在所述外气管内可转动，所述内气管配套设有活塞杆；

所述外气管包括进气段和排气段，所述进气段的直径小于所述排气段的直径；所述内气管包括吸气段、出气段和外延段，所述吸气段的直径小于所述出气段的直径，所述吸气段和所述进气段相对应，所述出气段和所述排气段相对应，所述外延段处于所述石墨坩埚的外部；

所述进气段的表面设有均匀排布的第一气孔，所述排气段设有均匀排布的第二气孔；所述吸气段的表面设有第三气孔，所述出气段的表面设有第四气孔；所述吸气段和所述出气段连接处设有吸气单向阀，所述出气段的内表面设有出气单向阀，所述出气单向阀与所述第四气孔一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述外延段外表面从石墨坩埚底部外表面向下依次设有保温层、隔热层和冷却套，所述冷却套中设有电机，所述电机与所述活塞杆相连。

3.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，任一所述第三气孔和任一所述第一气孔重合时，所述内气管的吸气段与所述石墨坩埚的内部连通；任一所述第四气孔和任一所述第二气孔重合，且所述出气单向阀开启时，所述内气管的出气段与所述石墨坩埚底部的碳化硅原料内部连通；只要任一所述第三气孔和任一所述第一气孔出现重合，所述第四气孔和所述第二气孔必然存在至少一对气孔相互重合。

4.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述第三气孔分列依次排布，不同列的气孔数量各不相同，通过旋转内气管可控制第三气孔的不同列气孔的位置，实现吸气段从高到低不同位置均可单独或同时与石墨坩埚内部相通；所述外延段的底部边缘设有刻线，所述刻线与所述第三气孔的各列气孔一一对应。

5.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述吸气单向阀包括单向阀板和支撑台，所述单向阀板的直径介于吸气段内径和出气段内径之间，所述单向阀板为空心石墨材料，所述单向阀板外表面制备有耐高温的碳化钨涂层；所述支撑台至少为三个，位于所述单向阀板的下方；所述单向阀板与所述支撑台接触时，所述单向阀板与所述支撑台之间的空间可供气体通过；所述单向阀板上表面与所述吸气段的下端面之间存在不超过0.5 mm的间隙，所述单向阀板紧贴吸气段下端面时，吸气段被封闭。

6.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述吸气单向阀包括单向阀球和支撑网板，所述单向阀球的直径介于吸气段内径和出气段内径之间；所述支撑网板表面设有贯通的小孔，所述支撑网板位于所述单向阀球的下方；所述单向阀球与所述支撑网板接触时，所述单向阀球上表面与所述吸气段的下端面边缘之间有不超过0.5 mm的间隙，所述单向阀球紧贴吸气段下端面时，吸气段被封闭。

7.根据权利要求5所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述出气单向阀结构与所述吸气单向阀结构相同，所述出气单向阀的吸气段与所述吸气单向阀呈反向安装，且所述出气单向阀外部安装过滤网罩。

8.根据权利要求1所述的一种可平衡生长体系气氛的碳化硅单晶生长装置，其特征在于，所述石墨坩埚内部还包括至少一个卤素气体气管，所述卤素气体气管的上端与所述籽晶托的下表面齐平，所述卤素气体气管靠近石墨坩埚内壁直立，所述卤素气体气管的下端延伸至所述石墨坩埚外部，并与卤素气体腔室相连；所述卤素气体气管表面设有微孔，所述卤素气体气管为双层结构；通过内层和外层的相对转动调节内层和外层气管表面微孔的重合位置，来控制卤素气体的排出高度。