本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體涉及一種復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐。

背景技術(shù)：

1、碳化硅(sic)單晶材料具有寬帶隙、高臨界電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特點(diǎn),是重要的第三代半導(dǎo)體材料,適合用作功率/射頻器件的襯底。現(xiàn)階段工業(yè)化生長(zhǎng)碳化硅晶體主要使用物理氣相輸運(yùn)(physical?vapor?transport,pvt)法,它涉及多相、多組分、多種傳熱傳質(zhì)輸運(yùn)和磁電熱流交互作用的復(fù)雜多物理場(chǎng)耦合問題。因此,pvt生長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度高,且晶體生長(zhǎng)過程中的工藝參數(shù)測(cè)控較為困難,導(dǎo)致所生長(zhǎng)的碳化硅晶體質(zhì)量缺陷難以控制,晶體尺寸偏小,從而以sic為襯底的器件成本居高不下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述缺陷，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，該生長(zhǎng)爐中利用上電阻加熱器和下電阻加熱器作為熱源，增加了加熱面積，加快了坩堝內(nèi)硅料的融化速度，更容易在爐體內(nèi)形成軸向的溫度梯度，利用大尺寸晶體的成型。

2、本申請(qǐng)為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，包括爐體以及置于所述爐體內(nèi)腔的加熱器組件和坩堝，所述坩堝位于所述加熱器組件內(nèi)，所述爐體與所述加熱器組件之間設(shè)有保溫層，所述加熱器組件通過電極固定于所述爐體，所述坩堝上固定安裝籽晶盤，所述籽晶盤的內(nèi)側(cè)粘附籽晶，所述坩堝內(nèi)存放原料，所述加熱器組件包括上電阻加熱器和下電阻加熱器，所述上電阻加熱器位于所述下電阻加熱器靠近所述爐體的頂板側(cè)。

4、可選地，所述上電阻加熱器通過所述電極固定于所述爐體的頂板上，所述下電阻加熱器通過所述電極固定于爐體的底板上，所述頂板上開設(shè)散熱孔。

5、可選地，所述籽晶盤安裝于所述坩堝的頂部，所述坩堝的底部固定安裝底座，所述底座固定安裝于底板上，所述底座內(nèi)開設(shè)測(cè)溫孔。

6、可選地，所述上電阻加熱器的高度小于所述下電阻加熱器的高度，所述上電阻加熱器與所述下電阻加熱器之間設(shè)有空隙。

7、可選地，所述上電阻加熱器呈中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述上電阻加熱器包括固定連接的側(cè)壁和頂壁，所述側(cè)壁上沿軸向開設(shè)方槽，所述頂壁上開設(shè)曲折的通道，且所述頂壁上開設(shè)第一安裝孔。

8、可選地，所述上電阻加熱器呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述方槽包括第一方槽和第二方槽，所述第一方槽從所述側(cè)壁的上端連通于所述上電阻加熱器的外側(cè)，所述第二方槽從所述側(cè)壁的下端連通于所述上電阻加熱器的外側(cè)，所述第一方槽與所述第二方槽相互間隔布置。

9、可選地，所述下電阻加熱器呈中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述下電阻加熱器沿軸向設(shè)有狹槽，所述下電阻加熱器的下端徑向向內(nèi)延伸形成凸耳，所述凸耳上設(shè)有第二安裝孔。

10、可選地，所述下電阻加熱器呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述狹槽包括第一狹槽和所述第二狹槽，所述第一狹槽從所述下電阻加熱器的上端連通于所述下電阻加熱器的外側(cè)，所述第二狹槽從所述下電阻加熱器的下端連通于所述下電阻加熱器的外側(cè)，所述第一狹槽與所述第二狹槽相互間隔布置。

11、本申請(qǐng)的有益效果是：

12、(1)本申請(qǐng)中電阻加熱器以電阻體作熱源，并以熱輻射為主要傳熱方法加熱坩堝外壁，再通過坩堝導(dǎo)熱來加熱原料，加熱器組件布置在坩堝的四周、頂部和底部以實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的溫控，原料被加熱后發(fā)生分解，所產(chǎn)品的sic氣相組分在溫度梯度的驅(qū)動(dòng)下被輸運(yùn)至坩堝頂部的低溫籽晶面再結(jié)晶從而形成大尺寸的晶體。

13、(2)本申請(qǐng)中采用上電阻加熱器和下電阻加熱器，可同時(shí)對(duì)爐底、爐頂和側(cè)面進(jìn)行加熱，增加了加熱面積，加快了坩堝內(nèi)硅料的融化速度，同時(shí)通過調(diào)節(jié)上電阻加熱器和下電阻加熱器的功率，更容易在爐體內(nèi)形成軸向的溫度梯度，利用大尺寸晶體的成型。本申請(qǐng)的晶體生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效地避免了受熱不均的現(xiàn)象，降低了電能的消耗，節(jié)約了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：包括爐體(10)以及置于所述爐體(10)內(nèi)腔的加熱器組件和坩堝(40)，所述坩堝(40)位于所述加熱器組件內(nèi)，所述爐體(10)與所述加熱器組件之間設(shè)有保溫層(13)，所述加熱器組件通過電極(14)固定于所述爐體(10)，所述坩堝(40)上固定安裝籽晶盤(43)，所述籽晶盤(43)的內(nèi)側(cè)粘附籽晶(44)，所述坩堝(40)內(nèi)存放原料(47)，所述加熱器組件包括上電阻加熱器(20)和下電阻加熱器(30)，所述上電阻加熱器(20)位于所述下電阻加熱器(30)靠近所述爐體(10)的頂板(11)側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述上電阻加熱器(20)通過所述電極(14)固定于所述爐體(10)的頂板(11)上，所述下電阻加熱器(30)通過所述電極(14)固定于爐體(10)的底板(12)上，所述頂板(11)上開設(shè)散熱孔(16)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述籽晶盤(43)安裝于所述坩堝(40)的頂部(41)，所述坩堝(40)的底部(42)固定安裝底座(45)，所述底座(45)固定安裝于底板(12)上，所述底座(45)內(nèi)開設(shè)測(cè)溫孔(46)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述上電阻加熱器(20)的高度小于所述下電阻加熱器(30)的高度，所述上電阻加熱器(20)與所述下電阻加熱器(30)之間設(shè)有空隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述上電阻加熱器(20)呈中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述上電阻加熱器(20)包括固定連接的側(cè)壁(21)和頂壁(22)，所述側(cè)壁(21)上沿軸向開設(shè)方槽，所述頂壁(22)上開設(shè)曲折的通道(25)，且所述頂壁(22)上開設(shè)第一安裝孔(26)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述上電阻加熱器(20)呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述方槽包括第一方槽(23)和第二方槽(24)，所述第一方槽(23)從所述側(cè)壁(21)的上端連通于所述上電阻加熱器(20)的外側(cè)，所述第二方槽(24)從所述側(cè)壁(21)的下端連通于所述上電阻加熱器(20)的外側(cè)，所述第一方槽(23)與所述第二方槽(24)相互間隔布置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述下電阻加熱器(30)呈中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述下電阻加熱器(30)沿軸向設(shè)有狹槽，所述下電阻加熱器(30)的下端徑向向內(nèi)延伸形成凸耳(33)，所述凸耳(33)上設(shè)有第二安裝孔(34)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于：所述下電阻加熱器(30)呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述狹槽包括第一狹槽(31)和所述第二狹槽(32)，所述第一狹槽(31)從所述下電阻加熱器(30)的上端連通于所述下電阻加熱器(30)的外側(cè)，所述第二狹槽(32)從所述下電阻加熱器(30)的下端連通于所述下電阻加熱器(30)的外側(cè)，所述第一狹槽(31)與所述第二狹槽(32)相互間隔布置。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種復(fù)合加熱式碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，包括爐體以及置于所述爐體內(nèi)腔的加熱器組件和坩堝，所述坩堝位于所述加熱器組件內(nèi)，所述爐體與所述加熱器組件之間設(shè)有保溫層，所述加熱器組件通過電極固定于所述爐體，所述坩堝上固定安裝籽晶盤，所述籽晶盤的內(nèi)側(cè)粘附籽晶，所述坩堝內(nèi)存放原料，所述加熱器組件包括上電阻加熱器和下電阻加熱器，所述上電阻加熱器位于所述下電阻加熱器靠近所述爐體的頂板側(cè)。本申請(qǐng)中利用上電阻加熱器和下電阻加熱器作為熱源，增加了加熱面積，加快了坩堝內(nèi)硅料的融化速度，更容易在爐體內(nèi)形成軸向的溫度梯度，利用大尺寸晶體的成型。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：美爾森先進(jìn)石墨（昆山）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231228
技術(shù)公布日：2024/12/19