CN106048715A - 一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置及方法 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating

Abstract

本发明涉及一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置及方法，装置包括设在坩埚盖上方的碳纤维锥形吹风装置，所述碳纤维锥形吹风装置的上端口与碳纤维三通相连，所述碳纤维三通一端口与变频循环风装置相连，所述碳纤维三通另一端口与测温仪相连，所述变频循环风装置和测温仪都与PLC控制系统相连；方法包括根据工艺设定温度和测温仪所测温度进行比较，PLC控制系统发送信号给变频循环风装置调节温度。本发明不需要改变径向位置就可以改变径向温度，可以自动调节径向温度，根据生长晶体的需求设定温度，保持稳定的径向温度，可以保持晶体一直在最佳温度下生长，晶体生长平稳，晶体品质提高。

Description

一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种大直径碳化硅单晶生长工艺，具体涉及一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的工艺。
背景技术
目前碳化硅单晶生长都比较成熟的产品都是在4英寸以下，往上提升直径尺寸后生长的晶体品质缺陷明显增加，并且提升直径的难度比较大。在高温物理气相生成碳化硅单晶的方法中，只主重了轴向温度梯度，促使碳化硅单晶在一定的轴向温度梯度下，在低温处凝结生成碳化硅晶体，由于没有调节径向温度梯度，随着晶体的生长，晶体的径向温度会升高，温度升高就不适合晶体的生长，因此晶体生长的直径很难变大，就算长大，但是径向方面的品质很不一致，容易产生位错和孔穴，同时在真空和高温条件下很难控制径的温度梯度，轴向温度梯度可以通过调节坩埚位置或者调节感应线圈位置来调节，比较容易实现，而径向温度由于坩埚和线圈径向位置都没有办法改变，坩埚的中心和线圈的中心必须在同一位置，这个坩埚内四周的温度才能均匀，生长的籽晶是粘在坩埚盖上面的，坩埚盖和坩埚是吻合好的，它的径向位置也和坩埚一样无法改变，因此目前高温物理气相成积法生长碳化硅单晶装置还无法调节晶体生长的径向梯度。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种不需要改变径向位置就可以改变径向温度，可以自动调节径向温度，根据生长晶体的需求设定温度，保持稳定的径向温度，可以保持晶体一直在最佳温度下生长，晶体生长平稳，晶体品质提高的控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置及方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置，它包括设在坩埚盖上方的碳纤维锥形吹风装置，所述碳纤维锥形吹风装置的上端口与碳纤维三通相连，所述碳纤维三通一端口与变频循环风装置相连，所述碳纤维三通另一端口与测温仪相连，所述变频循环风装置和测温仪都与PLC控制系统相连。
一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的方法，它包括以下步骤，
（1）在上测温孔区域设置一个碳纤维三通，在坩埚盖上面设置一个碳纤维锥形吹风装置，其上口和碳纤维三通相连接；
（2）在碳纤维三通的一端连接变频循环风装置；
（3）在碳纤维三通的另一端安装测温仪；
（4）把测温仪信号传送到PLC控制系统，变频循环风装置信号也和PLC控制系统连接上；
（5）根据工艺设定温度和测温仪所测温度进行比较，PLC控制系统发送信号给变频循环风装置调节温度。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明通过PLC控制系统、测温仪和变频循环风装置，可以根据工艺要求设定温度，又可以随时调节温度，还不影响坩埚内部碳化硅升华区的温度，由于径向温度可以保持恒定，这样既可以生长大直径的碳化硅单晶，同时由于径向温度恒定，晶体生长速度也会平稳，生长出的晶体品质也会有很大的提高，通过本装置和方法，碳化硅单晶既可以得到高品质的晶体，又可以生长大直径的碳化硅单晶。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置，它包括设在坩埚盖1上方的碳纤维锥形吹风装置2，所述碳纤维锤形吹风装置2的上端口与碳纤维三通3相连，所述碳纤维三通3一端口与变频循环风装置4相连，所述碳纤维三通3另一端口与测温仪5相连，所述变频循环风装置4和测温仪5都与PLC控制系统6相连。
一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的方法，它包括以下步骤，
（1）在上测温孔区域设置一个碳纤维三通3，在坩埚盖1上面设置一个碳纤维锥形吹风装置2，其上口和碳纤维三通3相连接；
（2）在碳纤维三通3的一端连接变频循环风装置4；
（3）在碳纤维三通3的另一端安装测温仪5；
（4）把测温仪5信号传送到PLC控制系统6，变频循环风装置4信号也和PLC控制系统6连接上；
（5）根据工艺设定温度和测温仪5所测温度进行比较，PLC控制系统6发送信号给变频循环风装置4调节温度。
按照现在市场上的装备调节轴向温度梯度来带动径向温度梯度的方法用PVT方法生长碳化硅单晶，长出来的晶体是锤形，上面大，下面小，微管密度在8个／c㎡；用本发明的方法和装置生长出来的碳化硅晶体是圆柱状，并且微管密度在0.5个／c㎡，品质明显提高。
本发明通过PLC控制系统、测温仪和变频循环风装置，可以根据工艺要求设定温度，又可以随时调节温度，还不影响坩埚内部碳化硅升华区的温度，由于径向温度可以保持恒定，这样既可以生长大直径的碳化硅单晶，同时由于径向温度恒定，晶体生长速度也会平稳，生长出的晶体品质也会有很大的提高，通过本装置和方法，碳化硅单晶既可以得到高品质的晶体，又可以生长大直径的碳化硅单晶。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的装置，其特征在于：它包括设在坩埚盖（1）上方的碳纤维锥形吹风装置（2），所述碳纤维锤形吹风装置（2）的上端口与碳纤维三通（3）相连，所述碳纤维三通（3）一端口与变频循环风装置（4）相连，所述碳纤维三通（3）另一端口与测温仪（5）相连，所述变频循环风装置（4）和测温仪（5）都与PLC控制系统（6）相连。
2.一种根据权利要求1所述的控制碳化硅单晶生长径向温度梯度的方法，其特征在于：它包括以下步骤，
（1）在上测温孔区域设置一个碳纤维三通（3），在坩埚盖（1）上面设置一个碳纤维锥形吹风装置（2），其上口和碳纤维三通（3）相连接；
（2）在碳纤维三通（3）的一端连接变频循环风装置（4）；
（3）在碳纤维三通（3）的另一端安装测温仪（5）；
（4）把测温仪（5）信号传送到PLC控制系统（6），变频循环风装置（4）信号也和PLC控制系统（6）连接上；
（5）根据工艺设定温度和测温仪（5）所测温度进行比较，PLC控制系统（6）发送信号给变频循环风装置（4）调节温度。
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