CN214458450U - 一种高质量SiC单晶制备装置 - Google Patents
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Abstract
一种高质量SiC单晶制备装置，属于晶体制备装置领域。本实用新型解决了现有的用于物理气相输送(PVT)法制备SiC晶体的装置原料利用率低，热场径向受热不均，导致制备的晶体不均匀、质量差的问题。本实用新型的坩埚主体安装在坩埚底座上，坩埚主体与坩埚上盖通过气体运输通道连接，高导热石墨件安装在坩埚主体内形成原料放置区，坩埚上盖内设置有籽晶，坩埚底座、坩埚上盖和坩埚主体外侧包裹有外层保温材料，外层保温材料布置在石英管内，石英管外侧环绕布置有上部内线圈和下部内线圈，外线圈环绕布置在上部内线圈外侧。本实用新型的SiC单晶制备装置在进行单晶制备时，有效提高原料利用率以及生长晶体质量，增加晶体厚度，晶体生长更加均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单晶制备装置，属于晶体制备装置领域。
背景技术
SiC晶体生长方法主要有液相外延(LPE)法、高温化学气相沉积(HTCVD)法和物理气相传输(PVT)法；
物理气相输送(PVT)法是宽禁带半导体材料的主流制备方法，即在高温区将材料升华，然后输送到冷凝区使其成为饱和蒸气，经过冷凝成核而长成晶体，使用PVT法生长SiC晶体时，使原料处于高温区，籽晶处于相对低温区，进而处于温度较高处的原料发生分解，不经液相态直接产生气相SiXCy物质(主要包含Si、Si2C、SiC2等)，这些气相物质在轴向温度梯度的驱动下输运到籽晶处，在籽晶处形核、长大，结晶形成SiC单晶；目前的物理气相输送(PVT)法存在以下几处缺陷：
1.现有的用于物理气相输送(PVT)法制备SiC晶体的装置坩埚体内部原料受热不均匀，导致原料利用率较低，同时影响制备出的晶体质量；
2.现有的用于物理气相输送(PVT)法制备SiC晶体的装置径向受热不同，导致制备出的晶体径向生长不均匀，质量不佳。
综上所述，亟需一种原料利用率较高，径向受热均匀，可以制备出高质量SiC晶体的装置用以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型解决了现有的用于物理气相输送(PVT)法制备SiC晶体的装置原料利用率低，热场径向受热不均，导致制备的晶体不均匀、质量差的问题。进而公开了“一种高质量SiC单晶制备装置”。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
本实用新型的技术方案：
一种高质量SiC单晶制备装置，包括外层保温材料、外线圈、上部内线圈、下部内线圈、石英管、高导热石墨件、坩埚底座、坩埚上盖、坩埚主体和气体运输通道，坩埚主体安装在坩埚底座上，坩埚主体与坩埚上盖通过气体运输通道连接，高导热石墨件安装在坩埚主体内形成原料放置区，坩埚上盖内设置有籽晶，坩埚底座、坩埚上盖和坩埚主体外侧包裹有外层保温材料，外层保温材料布置在石英管内，石英管外侧环绕布置有上部内线圈和下部内线圈，外线圈环绕布置在上部内线圈外侧。
进一步的，所述高导热石墨件包括第一石墨圆柱、第二石墨圆柱和第三石墨圆柱，第一石墨圆柱和第二石墨圆柱为空心圆柱体，第二石墨圆柱设置在第一石墨圆柱内部，第三石墨圆柱为实心圆柱体，第三石墨圆柱设置在坩埚主体中心处。
进一步的，所述外层保温材料上加工有测温窗。
进一步的，所述坩埚主体与坩埚底座通过螺纹连接。
进一步的，所述气体运输通道的内径小于坩埚主体和坩埚上盖的内径。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型的一种高质量SiC单晶制备装置，通过安装在坩埚主体内部的高导热石墨件有效解决了原料受热不均匀导致利用率低的问题，高导热石墨件具有较好的导热性能，使原料内外温度一直，增强单晶制备装置的原料利用率且提升了制备晶体的质量；
2.本实用新型的一种高质量SiC单晶制备装置在制备晶体时通过控制外线圈、上部内线圈和下部内线圈，使晶体制备时热场径向受热均匀，进而使晶体生长更加均匀，晶体质量更高；
3.本实用新型的一种高质量SiC单晶制备装置坩埚底座与坩埚主体通过螺纹连接，可以根据需要对热场进行微调；
4.本实用新型的一种高质量SiC单晶制备装置在外层保温材料上加工测温窗，在制备晶体过程中可通过测温窗测量坩埚上盖处温度，进而调整外线圈和上部内线圈的温度，使其在晶体生长的适宜温度进行制备，制备出的晶体质量高；
5.本实用新型的一种高质量SiC单晶制备装置设计的气体运输通道内径小于坩埚主体和坩埚上盖的内径，使原料蒸发的蒸气集中上升到籽晶上，增高生长晶体的厚度，使晶体生长更加均匀。
附图说明
图1是种高质量SiC单晶制备装置的整体结构示意图；
图2是坩埚主体俯视图。
图中1-外层保温材料，2-籽晶，3-外线圈，4-上部内线圈，5-下部内线圈，6-石英管，7-原料放置区，8-高导热石墨件，9-坩埚底座，10-坩埚上盖，11-坩埚主体，12-第一石墨圆柱，13-第二石墨圆柱，14-第三石墨圆柱，15-气体运输通道，16-测温窗。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，避免不必要的混淆本实用新型的概念。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种高质量SiC单晶制备装置，包括外层保温材料1、外线圈3、上部内线圈4、下部内线圈5、石英管6、高导热石墨件8、坩埚底座9、坩埚上盖10、坩埚主体11和气体运输通道15，坩埚主体11安装在坩埚底座9上，坩埚主体11与坩埚上盖10通过气体运输通道15连接，高导热石墨件8安装在坩埚主体11内形成原料放置区7，坩埚上盖10内设置有籽晶2，坩埚底座9、坩埚上盖10和坩埚主体11外侧包裹有外层保温材料1，外层保温材料1布置在石英管6内，石英管6外侧环绕布置有上部内线圈4和下部内线圈5，外线圈3环绕布置在上部内线圈4外侧，在制备晶体时，先将籽晶2安装在坩埚上盖10上，随后将原料放置在高导热石墨件8形成的原料放置区7内，在坩埚整体外部包裹好外层保温材料1后放置在石英管6中，上部内线圈4和下部内线圈5通电进行加热，加热到一定时间后，关闭上部内线圈4外线圈3通电进行加热，使热场的径向温度均匀，晶体生长均匀，坩埚主体11内部的高导热石墨件8具有良好的导热功能，在原料放置区7内的原料均匀受热后蒸发成气相通过气体运输通道15在籽晶2上结晶，在籽晶2上结晶的SiC晶体生长均匀，质量高，原料放置区7内的原料利用率高。
具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种高质量SiC单晶制备装置，所述高导热石墨件8包括第一石墨圆柱12、第二石墨圆柱13和第三石墨圆柱14，第一石墨圆柱12和第二石墨圆柱13为空心圆柱体，第二石墨圆柱13设置在第一石墨圆柱12内部，第三石墨圆柱14为实心圆柱体，第三石墨圆柱14设置在坩埚主体11中心处，坩埚主体内壁、第一石墨圆柱12、第二石墨圆柱13和第三石墨圆柱14形成三层原料放置区7，同时第一石墨圆柱12、第二石墨圆柱13和第三石墨圆柱14具有较好的导热性，将外部的热量向内部传输，使坩埚主体11内外温度一直，原料在内部和外部的受热温度相同，提升原料的利用率。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种高质量SiC单晶制备装置，所述外层保温材料1上加工有测温窗16，在制备晶体时通过测温窗16检测坩埚上盖10处的温度，以便及时调整线圈散发的温度，使晶体在最适宜温度区间内进行制备。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种高质量SiC单晶制备装置，所述坩埚主体11与坩埚底座9通过螺纹连接，操作人员可根据需要对坩埚主体11与坩埚底座9的距离进行微调以此来对热场的高度进行微调。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种高质量SiC单晶制备装置，所述气体运输通道15的内径小于坩埚主体11和坩埚上盖10的内径，气体运输通道15更加靠近中心位置，可以配合线圈调节使晶体生长厚度增加，同时使晶体生长更均匀。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：包括外层保温材料(1)、外线圈(3)、上部内线圈(4)、下部内线圈(5)、石英管(6)、高导热石墨件(8)、坩埚底座(9)、坩埚上盖(10)、坩埚主体(11)和气体运输通道(15)，坩埚主体(11)安装在坩埚底座(9)上，坩埚主体(11)与坩埚上盖(10)通过气体运输通道(15)连接，高导热石墨件(8)安装在坩埚主体(11)内形成原料放置区(7)，坩埚上盖(10)内设置有籽晶(2)，坩埚底座(9)、坩埚上盖(10)和坩埚主体(11)外侧包裹有外层保温材料(1)，外层保温材料(1)布置在石英管(6)内，石英管(6)外侧环绕布置有上部内线圈(4)和下部内线圈(5)，外线圈(3)环绕布置在上部内线圈(4)外侧。
2.根据权利要求1所述的一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：所述高导热石墨件(8)包括第一石墨圆柱(12)、第二石墨圆柱(13)和第三石墨圆柱(14)，第一石墨圆柱(12)和第二石墨圆柱(13)为空心圆柱体，第二石墨圆柱(13)设置在第一石墨圆柱(12)内部，第三石墨圆柱(14)为实心圆柱体，第三石墨圆柱(14)设置在坩埚主体(11)中心处。
3.根据权利要求2所述的一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：所述外层保温材料(1)上加工有测温窗(16)。
4.根据权利要求3所述的一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：所述坩埚主体(11)与坩埚底座(9)通过螺纹连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种高质量SiC单晶制备装置，其特征在于：所述气体运输通道(15)的内径小于坩埚主体(11)和坩埚上盖(10)的内径。
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|---|---|---|---|---|
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| CN115595656A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-13 | 武汉大学（Cn） | 一种用于升华法生长氮化铝晶体的装置 |
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| CN115595656B (zh) * | 2022-10-14 | 2024-06-11 | 武汉大学 | 一种用于升华法生长氮化铝晶体的装置 |
| CN115537929A (zh) * | 2022-12-06 | 2022-12-30 | 浙江晶越半导体有限公司 | 一种用于气相升华法生长氮化铝的晶体生长装置 |
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| CN116815303A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-09-29 | 通威微电子有限公司 | 坩埚、组合坩埚、长晶装置和方法 |
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