CN205907396U - 一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，属于碳化硅生产设备技术领域。其包括头部贴有籽晶的石墨轴，其特征在于：在籽晶上部的石墨轴上同轴设置有一石墨遮罩，所述石墨遮罩为圆形平板或为开口向下的伞形结构或为一端封闭另一端敞口向下的筒形结构，所述石墨遮罩将贴有籽晶的一端的石墨轴罩设在其下部。本实用新型结构简单，可以在碳化硅生长过程中有效阻挡大部分的硅蒸汽溢出坩埚，能有效防止挥发的硅蒸汽给坩埚保温材料带来负面影响及有效防止挥发的硅蒸汽遇冷后生成的碳化硅掉入坩埚内的溶液中形成杂晶，影响碳化硅单晶的质量，同时石墨遮罩的设置可以反射热量到籽晶部位，保证晶体生长环境的稳定性。

Description

一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴

技术领域

本实用新型涉及一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，属于碳化硅生产设备技术领域。

背景技术

现有的液相法生长碳化硅晶体，都是通过加热的方式将硅在高纯石墨坩埚中融化，形成碳在硅中的溶液，再通过头部贴付有籽晶的石墨轴伸入到溶液中进行生长。石墨坩埚为开放式设计，外围包裹有保温材料。在坩埚的顶部，有一定大小的开孔，便于籽晶轴从坩埚上方伸入到坩埚中的溶液中，开孔的大小由所生长的晶体决定。生长晶体的尺寸越大，所用的坩埚尺寸越大，开孔的直径也越大。

高温状态下，熔融的硅会出现挥发的现象。蒸汽硅遇到冷的物体，就会凝结成硅粉颗粒。如果硅蒸汽遇到石墨件或者石墨保温材料，会和碳生成微小的碳化硅颗粒。在石墨坩埚顶部，温度相对较低，硅蒸汽挥发会在石墨坩埚顶部生成小的碳化硅颗粒，这些颗粒有些会附着在石墨坩埚上，也有的会随着气氛的扰动重新掉落回坩埚中去。当出现掉落会坩埚中的现象时，会在溶液中形成杂晶，伴随着溶液的流动，会导致生长的单晶中混杂着多晶，使整个晶体无法使用。

当硅蒸汽通过坩埚上部开孔或者是坩埚与坩埚盖的间隙，逃出坩埚时，会在坩埚外的保温材料内部结晶，生长小的碳化硅颗粒，一般晶型为3C-SiC。这些新生成的碳化硅颗粒，具有碳化硅的特性，即高导热性。这些小碳化硅颗粒会导致保温材料的保温性能恶化，随着晶体的生长，保温性能逐渐丧失。

高纯的保温材料价格昂贵，硅蒸汽挥发会严重缩短保温材料的使用寿命，导致长晶成本增加。所以在长晶过程中，抑制硅蒸汽的挥发，是很急迫要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种在液相法生长碳化硅晶体中能够阻挡硅蒸汽溢出坩埚、有利于晶体生长环境稳定性的新的籽晶轴。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，包括头部贴有籽晶的石墨轴，其特征在于：在籽晶上部的石墨轴上同轴设置有一石墨遮罩，所述石墨遮罩为圆形平板或为开口向下的伞形结构或为一端封闭另一端敞口向下的筒形结构，所述石墨遮罩将贴有籽晶的一端的石墨轴罩设在其下部。

本实用新型使用时，通过与其连接的上下运动机构被放置在坩埚内，并位于坩埚内的液面的上方，籽晶轴上的石墨遮罩在长晶过程中可以阻挡坩埚内的硅蒸汽上行，该石墨遮罩可以有效阻挡大部分的硅蒸汽溢出坩埚，同时石墨遮罩可以反射热量到籽晶部位，保证晶体生长环境的稳定性。

为了有效阻挡硅蒸汽上行及有效反射热量至籽晶部位，所述石墨遮罩的下边缘距离籽晶的距离为1-10cm。

本实用新型中，所述石墨遮罩与所述石墨轴可以为一体加工成型结构，也可以为分体式结构，所述石墨遮罩套装在所述石墨轴上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，通过在石墨轴上设置石墨遮罩，可以在碳化硅生长过程中有效阻挡大部分的硅蒸汽溢出坩埚，能有效防止挥发的硅蒸汽给坩埚保温材料带来的负面影响及有效防止挥发的硅蒸汽遇冷后生成的碳化硅掉入坩埚内的溶液中形成杂晶，影响生长的碳化硅单晶的质量，同时石墨遮罩的设置可以反射热量到籽晶部位，使晶体生长部位的温度保持稳定，保证晶体生长环境的稳定性，有利于提高生长的晶体质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中石墨遮罩与石墨轴为分体式结构的示意图；

图2是实施例1中石墨遮罩与石墨轴为一体成型结构的示意图；

图3是实施例1中籽晶轴放置在坩埚内时的示意图；

图4为本实用新型实施例2中的结构示意图；

图5为本实用新型实施例3中的结构示意图；

图中：1是石墨轴，2是石墨遮罩，3是籽晶，4是石墨坩埚，5是坩埚保温。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，是一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，其包括头部贴有籽晶3的石墨轴1，在籽晶3上部的石墨轴1上同轴设置有一石墨材质的石墨遮罩2，所述石墨遮罩2为伞形结构，伞形结构的开口向下，石墨遮罩2将贴有籽晶3的一端的石墨轴罩设在其下部。石墨遮罩2与石墨轴1采用分体式结构，石墨遮罩2套装在石墨轴1上。

当然，如附图2所示，石墨遮罩2与石墨轴1也可以采用一体加工成型结构。

如图3所示，本实用新型使用时，籽晶轴通过与其连接的上下运动机构被放置在石墨坩埚4内。本实用新型中，石墨遮罩的直径根据坩埚的直径大小而定，石墨遮罩的直径应小于坩埚直径而大于坩埚盖上的开孔直径。石墨遮罩2应设置在石墨轴的位于坩埚内部分的任意位置，优选的是所述石墨遮罩2的下边缘距离籽晶3的距离优为1-10cm。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中的石墨遮罩2为圆形平板。

石墨遮罩2与石墨轴1可以采用一体加工成型结构，也可以采用分体式结构。

本实施例中的其他部分与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中的石墨遮罩2为一端封闭另一端敞口的筒形结构，石墨遮罩2的敞口端向下，石墨遮罩2将贴有籽晶3的一端的石墨轴罩设在其下部。

石墨遮罩2与石墨轴1可以采用一体加工成型结构，也可以采用分体式结构。

本实施例中的其他部分与实施例1相同，在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，包括头部贴有籽晶的石墨轴(1)，其特征在于：在籽晶上部的石墨轴(1)上同轴设置有一石墨遮罩(2)，所述石墨遮罩(2)为圆形平板或为开口向下的伞形结构或为一端封闭另一端敞口向下的筒形结构，所述石墨遮罩(2)将贴有籽晶的一端的石墨轴罩设在其下部。

2.根据权利要求1所述的液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，其特征在于：所述石墨遮罩(2)的下边缘距离籽晶的距离为1-10cm。

3.根据权利要求1所述的液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，其特征在于：所述石墨遮罩(2)与所述石墨轴(1)为一体加工成型结构。

4.根据权利要求1所述的液相法生长碳化硅晶体用的籽晶轴，其特征在于：所述石墨遮罩(2)与所述石墨轴(1)为分体式结构，所述石墨遮罩(2)套装在所述石墨轴(1)上。