CN217556358U - 一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，包括侧部加热器与顶部加热器，所述侧部加热器设置于坩埚的外围，所述顶部加热器设置于坩埚的顶部，所述顶部加热器的加热片沿着径向背离中心宽度呈减小趋势，所述侧部加热器的加热片的宽度从底部到顶部呈增大趋势。通过本实用新型的加热器，整个温场的高温线会下移，相比传统的加热器，本实用新型的加热器由于高温线下移会对粉料的利用率更高，也避免了气氛逆流在底部结晶的现象，晶体生长区的径向温度梯度更容易控制，对晶体的形状和质量都有很大的改善。

Description

一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器

技术领域

本实用新型属于碳化硅生长领域，涉及加热器，尤其涉及一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器。

背景技术

目前，碳化硅晶体生长最主流的方法是采用物理气相法进行，这种生长方法所需的轴向温度梯度就是底部温度高，上面温度低。这样气氛在梯度的动力下才会到籽晶表明沉积并结晶。对于晶体生长所需的径向温度梯度就是中心低，边缘高。

传统的加热器一般都是单独的侧部U型回绕加热器，而且加热器的石墨片都是均匀分布，虽然这样也能提供PVT法所需的热场梯度，但是热场的高温线并不是在底部，而是偏向坩埚的中部，这导致粉料底部的温度较粉料中部的温度低，也就导致正常生长过程中有一部分的气氛会反向逆流到粉料底部结晶，造成不必要的浪费。另外就是单独的侧部U型回绕加热器对顶部生长区的径向温度梯度不好控制。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型首先提供了一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，相比传统的加热器，本实用新型的加热器由于高温线下移会对粉料的利用率更高，也避免了气氛逆流在底部结晶的现象。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型首先提供了一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，包括侧部加热器与顶部加热器，所述侧部加热器设置于坩埚的外围，所述顶部加热器设置于坩埚的顶部，所述顶部加热器的加热片沿着径向背离中心宽度呈减小趋势，所述侧部加热器的加热片的宽度从底部到顶部呈增大趋势。

在本技术方案中，侧部加热器属于U型回绕加热器，顶部加热器属于中心对外辐射型形加热器，两个加热器均是采用尺寸的变化来控制相应的热场。其中侧部加热器是底部的尺寸较细，上部的尺寸较宽，顶部加热器是沿着径向背离中心越来越细。这样根据电学原理可以知道，尺寸小的地方温度高，尺寸大的地方温度低，形成生长碳化硅所需的合理的轴向、径向热场梯度。而且，通过本实用新型的加热器，整个温场的高温线会下移，相比传统的加热器，本实用新型的加热器由于高温线下移会对粉料的利用率更高，也避免了气氛逆流在底部结晶的现象。晶体生长区的径向温度梯度更容易控制，对晶体的形状和质量都有很大的改善。

作为本实用新型的一种优选方案，所述侧部加热器的加热片上设有用于与电极相连接的支脚。

作为本实用新型的一种优选方案，所述顶部加热器的加热片上设有用于与电极相连接的支脚。

作为本实用新型的一种优选方案，所述侧部加热器的加热片底部宽度与顶部宽度的比值为1/2～2/3。

作为本实用新型的一种优选方案，所述侧部加热器的轴向尺寸为300mm～500mm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述顶部加热器的中心具有圆形测温孔，所述顶部加热器的加热片沿圆形测温孔向外辐射设置。

作为本实用新型的一种优选方案，所述圆形测温孔的直径为10mm～25mm。

作为本实用新型的一种优选方案，所述顶部加热器的加热片的径向末端宽度和中心处的宽度比值为1/2～2/3。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型提供了侧部加热器与顶部加热器，侧部加热器属于U型回绕加热器，顶部加热器属于中心对外辐射型形加热器，两个加热器均是采用尺寸的变化来控制相应的热场；其中侧部加热器是底部的尺寸较细，上部的尺寸较宽，顶部加热器是沿着径向背离中心越来越细；形成生长碳化硅所需的合理的轴向、径向热场梯度；

2)通过本实用新型的加热器，整个温场的高温线会下移，相比传统的加热器，本实用新型的加热器由于高温线下移会对粉料的利用率更高，也避免了气氛逆流在底部结晶的现象，晶体生长区的径向温度梯度更容易控制，对晶体的形状和质量都有很大的改善。

附图说明

图1是本实用新型侧部加热器的示意图。

图2是本实用新顶部加热器的示意图。

图中，1.侧部加热器；2.侧部加热器底部；3.侧部加热器顶部；4.顶部加热器；5.圆形测温孔。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。

参见图1与图2，本实用新型提供了一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，包括侧部加热器1与顶部加热器4，侧部加热器1设置于坩埚的外围，顶部加热器4设置于坩埚的顶部，顶部加热器4的加热片沿着径向背离中心宽度呈减小趋势，侧部加热器1的加热片的宽度从侧部加热器底部2到侧部加热器顶部4呈增大趋势。

侧部加热器1的加热片上设有用于与电极相连接的支脚，顶部加热器4的加热片上设有用于与电极相连接的支脚。

侧部加热器底部2的宽度与侧部加热器顶部3宽度的比值为1/2～2/3；

侧部加热器1的轴向尺寸为300mm～500mm。

顶部加热器4的中心具有圆形测温孔5，顶部加热器1的加热片沿圆形测温孔5向外辐射设置。

圆形测温孔5的直径为10mm～25mm。

顶部加热器1的加热片的径向末端宽度和中心处的宽度比值为1/2～2/3。

实施例

参见图1，本实施例提供的侧部加热器1是U型回绕加热器，上宽下窄，侧部加热器底部2的宽度尺寸与侧部加热器顶部3的宽度尺寸之比为2/3，侧部加热器1的轴向尺寸为450mm。

参见图2，本实施例提供的顶部加热器4是中心对外辐射型加热器，顶部加热器4的中心处为圆形测温孔5，其直径为10mm，顶部加热器4的加热片沿径向向外越来越窄，加热片的径向末端宽度和中心处的宽度比值为1/2。

具体使用的时候，侧部加热器与顶部加热器周围配备适当的保温措施，侧部加热器和顶部加热器的支教分别与相应的电极相连接。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，包括侧部加热器与顶部加热器，所述侧部加热器设置于坩埚的外围，所述顶部加热器设置于坩埚的顶部，所述顶部加热器的加热片沿着径向背离中心宽度呈减小趋势，所述侧部加热器的加热片的宽度从底部到顶部呈增大趋势。

2.根据权利要求1所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述侧部加热器的加热片上设有用于与电极相连接的支脚。

3.根据权利要求1所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述顶部加热器的加热片上设有用于与电极相连接的支脚。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述侧部加热器的加热片底部宽度与顶部宽度的比值为1/2～2/3。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述侧部加热器的轴向尺寸为300mm～500mm。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述顶部加热器的中心具有圆形测温孔，所述顶部加热器的加热片沿圆形测温孔向外辐射设置。

7.根据权利要求6所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述圆形测温孔的直径为10mm～25mm。

8.根据权利要求6所述的一种有利于生长碳化硅单晶的石墨加热器，其特征在于，所述顶部加热器的加热片的径向末端宽度和中心处的宽度比值为1/2～2/3。

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