CN113774487A - 一种改进pvt法生长碳化硅单晶的热场结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生长大尺寸碳化硅单晶的热场结构，具体涉及一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构。该结构整体由侧面保温结构、底部保温结构、籽晶固定结构、感应线圈两个、si原料用的坩埚、c原料用的坩埚、升华气体输送管道构成，其特征在于：侧面保温结构呈圆环形，是由多层纤维砖结构搭接而成，底部保温结构边缘与侧面保温结构相连接，该结构呈圆台形，籽晶固定结构位于热场顶部，si坩埚位于保温材料内部左侧，c坩埚位于保温材料内部右侧，两个感应线圈分别环绕与两个坩埚的外壁，升华气体管道分别连接两坩埚顶部的中心位置，气体出口位于籽晶固定装置底部，该热场结构，设计合理，温度分布均匀，实现了sic单晶生长过程的si和c气体饱和浓度的合理比例输送，降低晶体内部缺陷。

Description

一种改进pvt法生长碳化硅单晶的热场结构
技术领域
本发明涉及一种生长大尺寸碳化硅单晶的热场结构，具体涉及一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构
背景技术
碳化硅作为第三代半导体材料，具有高出传统硅材料数倍的禁带的优良特性，并且击穿电场强度高、热稳定性好等特点，在高温、高压、大功率、光电、微波性等电子应用领域和航天、军工、核能等极端环境应用领域体现出重要意义。
Sic单晶生长方式主要有两类HTCVD和PVT，然而PVT工艺方法因良率高，成本低等诸多优势，成为当代商业化生产的首选技术，随着市场需求量的增加sic生产技术显示出广阔的市场前景，然而要想进入产业化阶段，各大厂商需要克服sic单晶生长过程中，si与c气体饱和浓度和比例均匀性等一系列难题，其中si与c熔点差异带来升华气体比例失调问题，成为了当下的首要研究课题。
发明内容
一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构。该结构整体由侧面保温结构、底部保温结构、籽晶固定结构、感应线圈两个、si原料用的坩埚、c原料用的坩埚、升华气体输送管道构成。
本发明还有这样一些特征：
1、所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于侧面保温结构为圆环形，材质为硬质石墨；
2、所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于底部保温结构呈圆台形，为封装的石墨碳毡；
3、所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于圆台形籽晶固定结构，铜材质感应线圈环绕于两坩埚的外壁；
4、所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于，每个坩埚顶部安置升华气体的输送管道，两管道在籽晶底部交汇，管道材质为石墨。
有益效果：
1.分体式坩埚结构的合理设计，有效解决了，si与c熔点差异带来的升华气体比例失调问题，保证了碳化硅生长过程的si与c的合理比例，提高晶体质量。
2.该装置可实现分别控制两坩埚的加热温度，进而实现对升华气体的输送量及饱和浓度合理配置，克服了sic单晶的生长过程，两者比例难以控制问题，降低晶体内部缺陷。
3.该装置操作简洁，自动化程度高，减少人员劳动力，有效降低生产制造成本。
附图说明及具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
图1一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构示意图，圆环形侧面保温结构2，安置在热场外层，在其里层底部安装一层底部保温结构5，装si原料的坩埚结构8，在热场内部的左侧，坩埚边缘环绕线圈结构7，右侧为装c原料的坩埚结构3，外层也同样环绕线圈结构4，两坩埚连接管道9，位于坩埚顶部，在籽晶底部管道交汇，籽晶固定结构1位于热场顶部中心位置，在该装置底部安装籽晶6，该装置使用时，将两坩埚分别加热至原料熔点，原料生化后气体从管道上升，至管道交汇处，可通过加热温度来控制si和c的饱和量，进而实现sic单晶的稳定生长。

Claims (6)

1.一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构。该结构整体由侧面保温结构、底部保温结构、籽晶固定结构、感应线圈两个、si原料用的坩埚、c原料用的坩埚、升华气体输送管道构成，其特征在于：侧面保温结构呈圆环形，是由多层石墨纤维砖结构搭接而成，底部保温结构边缘与侧面保温结构相连接，该结构呈圆台形，籽晶固定结构位于热场顶部，si坩埚位于保温材料内部左侧，c坩埚位于保温材料内部右侧，；两个感应线圈分别环绕与两个坩埚的外壁，升华气体管道分别连接两坩埚顶部的中心位置，气体出口位于两坩埚升华管道的交汇处。
2.根据权利要求1所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于侧面保温结构为圆环形，是由多层石墨纤维砖结构搭接而成，其内径为Φ200～Φ240mm，外径为Φ280～Φ300mm。
3.根据权利要求1所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于底部保温结构位于热场底层，底部保温结构侧壁与侧面保温结构相切，该结构呈圆台形，直径为Φ180～Φ210mm，厚度为30-60mm。
4.据权利要求1所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于圆台形籽晶固定结构，位于热场顶层，直径为Φ100-130mm，厚度为20-60mm。
5.据权利要求1所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于，感应线圈环绕于两坩埚的外壁，线径为10-40mm，高度为200-300mm，移动行程为50-70mm。
6.据权利要求1所述的一种PVT法生长大尺寸化硅单晶的改进热场结构，其特征在于，装si原料与c原料的两个坩埚位于热场底部左右两侧，每个坩埚顶部安置升华气体的输送管道，两管道在籽晶底部交汇。
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