CN204417642U - 一种用于制备碳化硅晶体的加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，该装置在坩埚上方增设顶部加热器，晶体退火过程中，通过设定适宜的顶部加热器加热功率使得晶体内径向和轴线温度梯度与晶体生长过程相比大幅度缩小或翻转，进而使得冷却后晶体内部的残余热应力大幅度降低，晶体不会因内应力过高而碎裂。利用本实用新型装置可通过顶部加热器主动调节晶体上方温度，使晶体内呈现所需要的温度分布，有效克服了现有技术中难以降低晶体内残余热应力而导致的晶体碎裂的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳化硅制备装置领域，具体涉及一种用于制备碳化硅晶体的加热装置。
背景技术
在SiC晶体制备领域中，最为成熟的生长方法是物理气相传输法(PVT)。晶体在具有一定轴向和径向温度梯度的热场内生长，这会在晶体内部造成极大的残余热应力。由于SiC晶体硬度极大，材料本身释放应力能力小，所以生长出的晶体会在自身应力作用下碎裂，特别在生长直径4英寸以上晶体时，晶体在冷却或后续加工过程碎裂几率较高。具体来看，晶体生长环境中，仅环绕坩埚进行加热，沿坩埚外壁保温较好，晶体上方保温幅度弱于坩埚外壁。因此，沿径向热场顶部(晶体生长)晶体中心温度低于边缘温度，沿轴向晶体顶部温度低于晶体下方温度，建立起晶体沿轴向温度梯度和径向温度梯度。
现有技术中利用PVT法生长SiC晶体多采用电磁感应加热，通过感应线圈对热场石墨组件作用而发热，热场内温度梯度在晶体生长过程中接近恒定。传统工艺中可以通过在晶体生长过程中调整热场与线圈的相对位置来达到调节晶体内温度梯度的目的，但在保温条件和热场组件相对位置固定的情况下，晶体内温度梯度受调节余地很小，不具有大幅度降低晶体内残余热应力的效果。
发明内容
本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，以解决现有技术中因难以降低晶体内残余热应力而导致的晶体碎裂的技术问题。
为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚，主加热器，保温层，其中主加热器位于坩埚外周、包围住坩埚的侧面和底面，保温层位于主加热器外周，其特征在于还包括顶部加热器，所述顶部加热器位于坩埚上方。
优选的，所述顶部加热器不与坩埚，主加热器或保温层相接触，而是采用辐射加热。
优选的，所述顶部加热器与坩埚的距离不超过30cm。
优选的，所述顶部加热器有一个；在此基础上还可以进行以下优选：所述顶部加热器以坩埚的轴线呈圆周对称。
优选的，所述顶部加热器可沿坩埚轴线方向移动；在此基础上还可以进行一下优选：所述移动的速度为0～1mm/hr。
本实用新型技术方案在坩埚上方增设顶部加热器。晶体退火过程中，设定适宜的顶部加热器加热功率，使得沿径向晶体的中心温度与晶体边缘温度差减小，甚至使中心温度等于边缘温度、或高于边缘温度，其结果是晶体内径向温度梯度与晶体生长过程相比大幅度缩小或翻转。顶部加热器在适宜功率下，沿轴向晶体顶部温度与晶体下方温度差减小，甚至使晶体顶部温度等于晶体下方温度或高于晶体下方温度，其结果是晶体内轴向温度梯度与晶体生长过程相比大幅度缩小或翻转。晶体内轴向和径向温度梯度的降低，使晶体冷却后晶体内部的残余热应力大幅度降低，晶体不会因内应力过高而碎裂。
利用本实用新型装置可通过顶部加热器主动调节晶体上方温度，使晶体内呈现所需要的温度分布，有效克服了现有技术中难以降低晶体内残余热应力而导致的晶体碎裂的技术问题。
附图说明
图1是现有技术中用于制备碳化硅晶体的加热装置的剖面结构示意图；
图2是本实用新型用于制备碳化硅晶体的加热装置的剖面结构示意图；
图中：
1、坩埚 2、主加热器 3、保温层 4、碳化硅原料
5、碳化硅晶体 6、感应线圈 7、顶部加热器
具体实施方式
以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
实施例1
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚1，主加热器2，保温层3，其中主加热器2位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面，保温层3位于主加热器2外周，其特征在于还包括顶部加热器7，所述顶部加热器7位于坩埚1上方。
在以上技术方案中，所述顶部加热器7不与坩埚1，主加热器2或保温层3相接触，而是采用辐射加热，所述顶部加热器7与坩埚1的距离为15cm。所述顶部加热器7有2个，二者以坩埚的轴线呈轴对称。
实施例2
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚1，主加热器2，保温层3，其中主加热器2位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面，保温层3位于主加热器2外周，其特征在于还包括顶部加热器7，所述顶部加热器7位于坩埚1上方。
在以上技术方案中，所述顶部加热器7不与坩埚1，主加热器2或保温层3相接触，而是采用辐射加热，所述顶部加热器7与坩埚1的距离为30cm。所述顶部加热器7有1个，
实施例3
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚1，主加热器2，保温层3，其中主加热器2位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面，保温层3位于主加热器2外周，其特征在于还包括顶部加热器7，所述顶部加热器7位于坩埚1上方。
在以上技术方案中，所述顶部加热器7与坩埚1上表面相接触。所述顶部加热器7有1个。
实施例4
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚1，主加热器2，保温层3，其中主加热器2位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面，保温层3位于主加热器2外周，其特征在于还包括顶部加热器7，所述顶部加热器7位于坩埚1上方。
在以上技术方案中，所述顶部加热器7位置可自由调整。
实施例5
一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚1，主加热器2，保温层3，其中主加热器2位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面，保温层3位于主加热器2外周，其特征在于还包括顶部加热器7，所述顶部加热器7位于坩埚1上方。所述顶部加热器可沿坩埚轴线方向移动，当装置运行时设置其移动速度为1mm/h。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，包括坩埚(1)，主加热器(2)，保温层(3)，其中主加热器(2)位于坩埚(1)外周、包围住坩埚(1)的侧面和底面，保温层(3)位于主加热器(2)外周，其特征在于还包括顶部加热器(7)，所述顶部加热器(7)位于坩埚(1)上方。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，其特征在于所述顶部加热器(7)不与坩埚(1)，主加热器(2)或保温层(3)相接触。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，其特征在于所述顶部加热器(7)与坩埚(1)的距离不超过30cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，其特征在于所述顶部加热器(7)数量为一个。
5.根据权利要求4所述的一种用于制备碳化硅晶体的加热装置，其特征在于所述顶部加热器(7)以坩埚的轴线呈圆周对称。
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Date of cancellation: 20201207 Granted publication date: 20150624 Pledgee: Chinese for key construction fund Ltd. Pledgor: HEBEI TONGGUANG CRYSTAL Co.,Ltd. Registration number: 2016990000669 |
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