CN208308999U - 一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 - Google Patents
一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208308999U CN208308999U CN201820944613.4U CN201820944613U CN208308999U CN 208308999 U CN208308999 U CN 208308999U CN 201820944613 U CN201820944613 U CN 201820944613U CN 208308999 U CN208308999 U CN 208308999U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- insulating layer
- soft felt
- felt insulating
- crucible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，包括生长腔和石墨软毡保温层，生长腔的上端连接有密封法兰，密封法兰的中心位置连接有测温窗口，生长腔的外壁上套有感应线圈，生长腔的内部安装有石墨坩埚，石墨软毡保温层包括外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层。本提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，设计在石墨坩埚内侧底部中间放置一个石墨圆柱体来取代碳化硅粉末的摆放空间，减少碳化硅粉末需要的使用空间，以便降低碳化硅粉末使用重量，同时在石墨坩埚内设有阻隔件，保证晶体生长区内的温度、压力等生长条件保持稳定，提高碳化硅单晶的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳化硅单晶生长技术领域，具体为一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置。
背景技术
碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。
目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。
目前碳化硅原料能够升华生成碳化硅单晶的位置集中在靠近坩埚壁内测的高温区域，以及原料摆的放上半部20％左右的区域，这些区域的反应重量比例不到50％，其余中下位置原料区域都无法有效的使用到。而且高温反应过的原料也无法回收再次使用，导致原料严重的浪费。因此设计一种生长装置，能够减少原料的放置重量，而且能够升华生成的单晶重量却不会减少，因而提高了原料使用效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，具有原材料使用效率高，碳化硅单晶生长环境稳定的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，包括生长腔和石墨软毡保温层，所述生长腔的上端连接有密封法兰，密封法兰的中心位置连接有测温窗口，生长腔的外壁上套有感应线圈，生长腔的内部安装有石墨坩埚，所述石墨软毡保温层包括外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层，外侧石墨软毡保温层的两端分别连接底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层，外侧石墨软毡保温层包裹石墨坩埚的外壁，底部石墨软毡保温层包裹石墨坩埚的外侧底部，上部石墨软毡保温层的中心位置开设有测温孔，所述石墨坩埚的上端安装有石墨盖，石墨盖的上表面覆盖有上部石墨软毡保温层，石墨盖的内侧中心位置粘合有籽晶片，石墨坩埚的内部底面中心位置放置有石墨圆柱体，石墨圆柱体一周的石墨坩埚内放置有碳化硅粉末，所述籽晶片的一周连接有阻隔件，阻隔件的下端与石墨坩埚的侧壁连接，阻隔件的表面开设有通气孔，阻隔件将石墨坩埚划分为晶体生长区和过剩气体吸收区，过剩气体吸收区的侧壁上粘合有吸收区籽晶。
优选的，所述测温窗口与测温孔上下对应。
优选的，所述石墨圆柱体的直径为石墨坩埚内径尺寸的30％-70％，石墨圆柱体的高度为石墨坩埚高度的20％-40％，石墨圆柱体的表面镀有碳化钽、碳化铌或碳化钨。
优选的，所述碳化硅粉末将石墨圆柱体完全覆盖，碳化硅粉末的高度为石墨坩埚高度的一半。
优选的，所述阻隔件为圆柱台形的构件。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，设计在石墨坩埚内侧底部中间放置一个石墨圆柱体来取代碳化硅粉末的摆放空间，减少碳化硅粉末需要的使用空间，以便降低碳化硅粉末使用重量，同时在石墨坩埚内设有阻隔件，通过控制过剩气体吸收区内的热场分布，使过剩气体在吸收区籽晶上快速结晶，保证晶体生长区内的温度、压力等生长条件保持稳定，提高碳化硅单晶的质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型的阻隔件结构图。
图中：1、生长腔；11、密封法兰；12、测温窗口；2、感应线圈；3、石墨坩埚；31、石墨盖；32、晶体生长区；33、过剩气体吸收区；4、石墨软毡保温层；41、外侧石墨软毡保温层；42、底部石墨软毡保温层；43、上部石墨软毡保温层；44、测温孔；5、籽晶片；6、石墨圆柱体；7、碳化硅粉末；8、阻隔件；81、通气孔；9、吸收区籽晶。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，包括生长腔1和石墨软毡保温层4，生长腔1的上端连接有密封法兰11，密封法兰11的中心位置连接有测温窗口12，生长腔1的外壁上套有感应线圈2，感应线圈2控制生长腔1内热场均匀分布，生长腔1的内部安装有石墨坩埚3，石墨软毡保温层4包括外侧石墨软毡保温层41、底部石墨软毡保温层42和上部石墨软毡保温层43，外侧石墨软毡保温层41的两端分别连接底部石墨软毡保温层42和上部石墨软毡保温层43，外侧石墨软毡保温层41包裹石墨坩埚3的外壁，底部石墨软毡保温层42包裹石墨坩埚3的外侧底部，上部石墨软毡保温层43的中心位置开设有测温孔44，测温窗口12与测温孔44为上下对应关系，测温窗口12处安装有红外测温装置，通过测温孔44测量石墨坩埚3内温度，石墨坩埚3的上端安装有石墨盖31，石墨盖31的上表面覆盖有上部石墨软毡保温层43，石墨软毡保温层4将石墨坩埚3包裹，用于保温，石墨盖31的内侧中心位置粘合有籽晶片5，石墨坩埚3的内部底面中心位置放置有石墨圆柱体6，石墨圆柱体6的直径为石墨坩埚3内径尺寸的30％-70％，石墨圆柱体6的高度为石墨坩埚3高度的20％-40％，石墨圆柱体6的尺寸过大会影响碳化硅晶体生长，石墨圆柱体6的尺寸过小起不到减少原材料使用的目的，石墨圆柱体6的表面镀有碳化钽、碳化铌或碳化钨等材料，碳化钽、碳化铌或碳化钨等耐高温材料能延长石墨圆柱体6的使用寿命，石墨圆柱体6一周的石墨坩埚3内放置有碳化硅粉末7，碳化硅粉末7将石墨圆柱体6完全覆盖，通过放置石墨圆柱体6减少碳化硅粉末7需要的使用空间，以便降低碳化硅粉末7使用重量，碳化硅粉末7的高度为石墨坩埚3高度的一半，留有一定的结晶空间，籽晶片5的一周连接有阻隔件8，阻隔件8为圆柱台形的构件，阻隔件8的下端与石墨坩埚3的侧壁连接，阻隔件8的表面开设有通气孔81，阻隔件8将石墨坩埚3划分为晶体生长区32和过剩气体吸收区33，过剩气体吸收区33的侧壁上粘合有吸收区籽晶9，结晶过程中，石墨坩埚3内蒸汽含量逐渐增加，通气孔81用于将过剩气体导入过剩气体吸收区33，通过控制过剩气体吸收区33内的热场分布，使过剩气体在吸收区籽晶9上快速结晶，保证晶体生长区32内的温度、压力等生长条件保持稳定。
工作过程：首先抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，感应线圈2通电感应加热石墨坩埚3，当加热温度达到2100℃以上，碳化硅粉末7开始升华变成碳化硅气体，通过放置石墨圆柱体6减少碳化硅粉末7需要的使用空间，结晶过程中，石墨坩埚3内蒸汽含量逐渐增加，通气孔81用于将过剩气体导入过剩气体吸收区33，通过控制过剩气体吸收区33内的热场分布，使过剩气体在吸收区籽晶9上快速结晶，保证晶体生长区32内的温度、压力等生长条件保持稳定，晶体生长区32内碳化硅粉末7沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶，经过5～10天的沉积结晶时间，完成碳化硅单晶生长。
综上所述：本提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，设计在石墨坩埚3内侧底部中间放置一个石墨圆柱体6来取代碳化硅粉末7的摆放空间，减少碳化硅粉末7需要的使用空间，以便降低碳化硅粉末7使用重量，同时在石墨坩埚3内设有阻隔件8，通过控制过剩气体吸收区33内的热场分布，使过剩气体在吸收区籽晶9上快速结晶，保证晶体生长区32内的温度、压力等生长条件保持稳定，提高碳化硅单晶的质量。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，包括生长腔(1)和石墨软毡保温层(4)，其特征在于：所述生长腔(1)的上端连接有密封法兰(11)，密封法兰(11)的中心位置连接有测温窗口(12)，生长腔(1)的外壁上套有感应线圈(2)，生长腔(1)的内部安装有石墨坩埚(3)，所述石墨软毡保温层(4)包括外侧石墨软毡保温层(41)、底部石墨软毡保温层(42)和上部石墨软毡保温层(43)，外侧石墨软毡保温层(41)的两端分别连接底部石墨软毡保温层(42)和上部石墨软毡保温层(43)，外侧石墨软毡保温层(41)包裹石墨坩埚(3)的外壁，底部石墨软毡保温层(42)包裹石墨坩埚(3)的外侧底部，上部石墨软毡保温层(43)的中心位置开设有测温孔(44)，所述石墨坩埚(3)的上端安装有石墨盖(31)，石墨盖(31)的上表面覆盖有上部石墨软毡保温层(43)，石墨盖(31)的内侧中心位置粘合有籽晶片(5)，石墨坩埚(3)的内部底面中心位置放置有石墨圆柱体(6)，石墨圆柱体(6)一周的石墨坩埚(3)内放置有碳化硅粉末(7)，所述籽晶片(5)的一周连接有阻隔件(8)，阻隔件(8)的下端与石墨坩埚(3)的侧壁连接，阻隔件(8)的表面开设有通气孔(81)，阻隔件(8)将石墨坩埚(3)划分为晶体生长区(32)和过剩气体吸收区(33)，过剩气体吸收区(33)的侧壁上粘合有吸收区籽晶(9)。
2.根据权利要求1所述的一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述测温窗口(12)与测温孔(44)上下对应。
3.根据权利要求1所述的一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述石墨圆柱体(6)的直径为石墨坩埚(3)内径尺寸的30％-70％，石墨圆柱体(6)的高度为石墨坩埚(3)高度的20％-40％，石墨圆柱体(6)的表面镀有碳化钽、碳化铌或碳化钨。
4.根据权利要求1所述的一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述碳化硅粉末(7)完全覆盖石墨圆柱体(6)，碳化硅粉末(7)的高度为石墨坩埚(3)高度的一半。
5.根据权利要求1所述的一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述阻隔件(8)为圆柱台形的构件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820944613.4U CN208308999U (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820944613.4U CN208308999U (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208308999U true CN208308999U (zh) | 2019-01-01 |
Family
ID=64708500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820944613.4U Active CN208308999U (zh) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208308999U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110886014A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-17 | 福建北电新材料科技有限公司 | 晶体生长装置 |
| CN111058088A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-24 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 一种用于pvt法制备单晶的长晶炉及其应用 |
| CN113073384A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-06 | 赵丽丽 | 一种可有效减少SiC单晶缺陷的方法及装置 |
| CN114808068A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-29 | 季华实验室 | 一种石墨腔内表面处理方法、石墨腔薄板及石墨腔 |
-
2018
- 2018-06-19 CN CN201820944613.4U patent/CN208308999U/zh active Active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110886014A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-17 | 福建北电新材料科技有限公司 | 晶体生长装置 |
| CN110886014B (zh) * | 2019-12-18 | 2021-07-27 | 福建北电新材料科技有限公司 | 晶体生长装置 |
| CN111058088A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-24 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 一种用于pvt法制备单晶的长晶炉及其应用 |
| CN113073384A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-06 | 赵丽丽 | 一种可有效减少SiC单晶缺陷的方法及装置 |
| CN114808068A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-29 | 季华实验室 | 一种石墨腔内表面处理方法、石墨腔薄板及石墨腔 |
| CN114808068B (zh) * | 2022-03-01 | 2024-04-05 | 季华实验室 | 一种石墨腔内表面处理方法、石墨腔薄板及石墨腔 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208308999U (zh) | 一种提高原料使用效率的SiC单晶生长装置 | |
| CN207498521U (zh) | 一种提升质量的碳化硅单晶生长装置 | |
| CN207498512U (zh) | 一种生长高利用率的碳化硅单晶生长装置 | |
| CN207376141U (zh) | 一种精确控制轴向温梯的碳化硅单晶生长装置 | |
| CN206624942U (zh) | 一种物理气相输运法生长碳化硅晶体的装置 | |
| CN207391600U (zh) | 一种碳化硅晶体的生长设备 | |
| CN206418222U (zh) | 一种无包裹碳化硅晶体生长室 | |
| CN102732953B (zh) | 双籽晶辅助气相传输方法生长碳化硅单晶的技术和装置 | |
| CN207793475U (zh) | 一种解决边缘多晶的碳化硅单晶生长装置 | |
| JP7025395B2 (ja) | 単結晶成長炉の反射スクリーン及び単結晶成長炉 | |
| CN105970295A (zh) | 一种液相法生长碳化硅晶体的装置及方法 | |
| CN109234810A (zh) | 一种无需粘结籽晶的碳化硅单晶生长装置 | |
| JP2003277197A (ja) | ＣｄＴｅ単結晶およびＣｄＴｅ多結晶並びにその製造方法 | |
| CN208618006U (zh) | 一种碳化硅单晶生长装置 | |
| CN206751974U (zh) | 一种生长碳化硅晶体的装置 | |
| CN108624963A (zh) | 一种用于pvt法生长的碳化硅晶体的原料烧结工艺 | |
| CN208293118U (zh) | 一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置 | |
| CN108468089A (zh) | 一种高效高温固化碳化硅籽晶的工艺 | |
| CN112553694A (zh) | 一种碳化硅单晶高温退火的方法及装置 | |
| CN110453285A (zh) | 坩埚盖及坩埚 | |
| CN207376142U (zh) | 一种高纯半绝缘的碳化硅单晶生长装置 | |
| CN207376143U (zh) | 一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置 | |
| JP6829767B2 (ja) | ＳｉＣ結晶成長用ＳｉＣ原料の製造方法及び製造装置 | |
| JP2000044383A (ja) | 単結晶成長装置 | |
| CN207862478U (zh) | 一种自密封碳化硅晶体生长用坩埚装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |