CN105543966A - 一种碳化硅单晶生长用复合保温结构 - Google Patents

一种碳化硅单晶生长用复合保温结构 Download PDF

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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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Abstract

本发明公开了一种碳化硅单晶生长用复合保温结构，该复合保温结构包覆在碳化硅单晶生长的石墨坩埚外侧，由内层的固态石墨毡和外层的软性石墨毡复合而成。本发明的不同之处在于碳化硅晶体生长时保温结构采用内层用固态石墨毡，外层用软性石墨毡的复合保温结构，利用固态石墨毡的良好的强度和加工尺寸公差小的优点保证热场的重复性；利用软性石墨毡外部用发热量小的优点降低功耗和保温外表面的温度。

Description

一种碳化硅单晶生长用复合保温结构
技术领域
本发明涉及一种碳化硅单晶生长用复合保温结构。
背景技术
碳化硅单晶作为第三代半导体材料，相对于传统半导体如硅、砷化镓有非常优异的物理、化学性能。广泛应用于高压、高频、大功率领域。
碳化硅单晶生长主要的生长方法为物理气相沉积法（PVT），在2000°C以上的高温下低压生长，技术难度非常大。碳化硅晶体生长常用的保温材料有两种，一是软性石墨毡，二是固态石墨毡，两者各有优缺点。软性石墨毡做保温优点是在感应磁场中发热量很小，缺点是保温的强度底、加工几何尺寸公差大，而固态石墨毡与其相反，优点是强度高，加工几何尺寸公差小，缺点是感应磁场中形成涡流发热。加工几何公差大，对温场的重复性有很大的影响，二保温的涡流发热会提高能量损失，也提高了保温表面的温度，对晶体炉制作也提高了要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅单晶生长用复合保温结构。
为实现上述目的本发明一种碳化硅单晶生长用复合保温结构，该复合保温结构包覆在碳化硅单晶生长的石墨坩埚外侧，由内层的固态石墨毡和外层的的软性石墨毡复合而成。
进一步，所述固态石墨毡为短纤维固态石墨毡或长纤维固态石墨毡。
进一步，所述软性石墨毡为粘胶基软性石墨毡、沥青基软性石墨毡或聚丙烯晴基软性石墨毡。
进一步，所述软性石墨毡的厚度为1-100mm。
进一步，所述固态石墨毡的厚度为1-100mm。
进一步，所述软性石墨毡为一层或多层。
进一步，所述固态石墨毡为一整体结构或多个部分组合而成。
进一步，所述固态石墨毡上开断涡流用的槽。
本发明的不同之处在于碳化硅晶体生长时保温结构采用内层用固态石墨毡，外层用软性石墨毡的复合保温结构，利用固态石墨毡的良好的强度和加工尺寸公差小的优点保证热场的重复性；利用软性石墨毡外部用发热量小的优点降低功耗和保温外表面的温度。
附图说明
图1为本发明碳化硅单晶生长用复合保温结构的示意图；
其中，1软性石墨毡、2石墨坩埚、3碳化硅原料、4固态石墨毡、5晶体、6线圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明的碳化硅单晶生长用复合保温结构包覆在用于碳化硅单晶生长的石墨坩埚2外侧，晶体5固定在石墨坩埚2内侧的顶壁上，碳化硅原料3放置在石墨坩埚2内，先在石墨坩埚2外侧设置固态石墨毡4，再在固态石墨毡4的外侧设置软性石墨毡1，由线圈6对石墨坩埚2进行加热。其中，固态石墨毡4为短纤维固态石墨毡或长纤维固态石墨毡，但不限于这两种材料，其厚度为1-100mm，可以是一各整体结构或由多个部分组合而成，还可以在固态石墨毡4上开断涡流用的槽，也可以不开。软性石墨毡1为粘胶基软性石墨毡、沥青基软性石墨毡或聚丙烯晴基软性石墨毡，其厚度为1-100mm，可以设置一层，也可以设置多层。
下面选取两组实验数据进行说明本发明的效果。
实例1
条件1：用110mm的坩埚，只用固态石墨毡的保温结构，厚度为50mm。加工误差<1mm、晶体生长功率为10.1kw、线圈冷却水的温升为12°C。
条件2：用110mm的坩埚，只用软性保温毡的保温结构，厚度为50mm。加工误差<8mm、晶体生长功率为7.2kw、线圈冷却水的温升为5°C。
条件3：用110mm的坩埚，内层用40mm固态石墨毡、外层用10mm软性石墨毡的复合保温结构。内层加工误差<1mm，整体加工误差为<1.5mm、晶体生长功率为8.5kw、线圈冷却水的温升为8°C。
实例2
条件1：用110mm的坩埚，只用固态石墨毡的保温结构，厚度为50mm。加工误差<1mm、晶体生长功率为10.1kw、线圈冷却水的温升为12°C。
条件2：用110mm的坩埚，只用软性保温毡的保温结构，厚度为50mm。加工误差<8mm、晶体生长功率为7.2kw、线圈冷却水的温升为5°C。
条件3：用110mm的坩埚，内层用30mm固态石墨毡、外层用20mm软性石墨毡的复合保温结构。内层加工误差<1mm，整体加工误差为<3mm、晶体生长功率为7.7kw、线圈冷却水的温升为6°C。
上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，该复合保温结构包覆在碳化硅单晶生长的石墨坩埚外侧，由内层的固态石墨毡和外层的的软性石墨毡复合而成。
2.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述固态石墨毡为短纤维固态石墨毡或长纤维固态石墨毡。
3.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述软性石墨毡为粘胶基软性石墨毡、沥青基软性石墨毡或聚丙烯晴基软性石墨毡。
4.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述软性石墨毡的厚度为1-100mm。
5.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述固态石墨毡的厚度为1-100mm。
6.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述软性石墨毡为一层或多层。
7.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述固态石墨毡为一整体结构或多个部分组合而成。
8.如权利要求1所述的碳化硅单晶生长用复合保温结构，其特征在于，所述固态石墨毡上开断涡流用的槽。
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