一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及碳化硅制備裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備碳化硅晶體的加熱
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在SiC晶體制備領(lǐng)域中，最為成熟的生長(zhǎng)方法是物理氣相傳輸法(PVT)。晶體在具有一定軸向和徑向溫度梯度的熱場(chǎng)內(nèi)生長(zhǎng)，這會(huì)在晶體內(nèi)部造成極大的殘余熱應(yīng)力。由于SiC晶體硬度極大，材料本身釋放應(yīng)力能力小，所以生長(zhǎng)出的晶體會(huì)在自身應(yīng)力作用下碎裂，特別在生長(zhǎng)直徑4英寸以上晶體時(shí)，晶體在冷卻或后續(xù)加工過程碎裂幾率較高。具體來看，晶體生長(zhǎng)環(huán)境中，僅環(huán)繞坩禍進(jìn)行加熱，沿坩禍外壁保溫較好，晶體上方保溫幅度弱于坩禍外壁。因此，沿徑向熱場(chǎng)頂部(晶體生長(zhǎng))晶體中心溫度低于邊緣溫度，沿軸向晶體頂部溫度低于晶體下方溫度，建立起晶體沿軸向溫度梯度和徑向溫度梯度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中利用PVT法生長(zhǎng)SiC晶體多采用電磁感應(yīng)加熱，通過感應(yīng)線圈對(duì)熱場(chǎng)石墨組件作用而發(fā)熱，熱場(chǎng)內(nèi)溫度梯度在晶體生長(zhǎng)過程中接近恒定。傳統(tǒng)工藝中可以通過在晶體生長(zhǎng)過程中調(diào)整熱場(chǎng)與線圈的相對(duì)位置來達(dá)到調(diào)節(jié)晶體內(nèi)溫度梯度的目的，但在保溫條件和熱場(chǎng)組件相對(duì)位置固定的情況下，晶體內(nèi)溫度梯度受調(diào)節(jié)余地很小，不具有大幅度降低晶體內(nèi)殘余熱應(yīng)力的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)缺陷，提供一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中因難以降低晶體內(nèi)殘余熱應(yīng)力而導(dǎo)致的晶體碎裂的技術(shù)問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍，主加熱器，保溫層，其中主加熱器位于坩禍外周、包圍住坩禍的側(cè)面和底面，保溫層位于主加熱器外周，其特征在于還包括頂部加熱器，所述頂部加熱器位于坩禍上方。
[0007]優(yōu)選的，所述頂部加熱器不與坩禍，主加熱器或保溫層相接觸，而是采用輻射加熱。
[0008]優(yōu)選的，所述頂部加熱器與坩禍的距離不超過30cm。
[0009]優(yōu)選的，所述頂部加熱器有一個(gè)；在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行以下優(yōu)選:所述頂部加熱器以坩禍的軸線呈圓周對(duì)稱。
[0010]優(yōu)選的，所述頂部加熱器可沿坩禍軸線方向移動(dòng)；在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行一下優(yōu)選:所述移動(dòng)的速度為O?lmm/hr。
[0011]本實(shí)用新型技術(shù)方案在坩禍上方增設(shè)頂部加熱器。晶體退火過程中，設(shè)定適宜的頂部加熱器加熱功率，使得沿徑向晶體的中心溫度與晶體邊緣溫度差減小，甚至使中心溫度等于邊緣溫度、或高于邊緣溫度，其結(jié)果是晶體內(nèi)徑向溫度梯度與晶體生長(zhǎng)過程相比大幅度縮小或翻轉(zhuǎn)。頂部加熱器在適宜功率下，沿軸向晶體頂部溫度與晶體下方溫度差減小，甚至使晶體頂部溫度等于晶體下方溫度或高于晶體下方溫度，其結(jié)果是晶體內(nèi)軸向溫度梯度與晶體生長(zhǎng)過程相比大幅度縮小或翻轉(zhuǎn)。晶體內(nèi)軸向和徑向溫度梯度的降低，使晶體冷卻后晶體內(nèi)部的殘余熱應(yīng)力大幅度降低，晶體不會(huì)因內(nèi)應(yīng)力過高而碎裂。
[0012]利用本實(shí)用新型裝置可通過頂部加熱器主動(dòng)調(diào)節(jié)晶體上方溫度，使晶體內(nèi)呈現(xiàn)所需要的溫度分布，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中難以降低晶體內(nèi)殘余熱應(yīng)力而導(dǎo)致的晶體碎裂的技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中:
[0016]1、坩禍2、主加熱器3、保溫層 4、碳化硅原料
[0017]5、碳化硅晶體6、感應(yīng)線圈7、頂部加熱器
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。為了避免過多不必要的細(xì)節(jié)，在以下實(shí)施例中對(duì)屬于公知的結(jié)構(gòu)或功能將不進(jìn)行詳細(xì)描述。除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側(cè)面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0021 ] 在以上技術(shù)方案中，所述頂部加熱器7不與坩禍I，主加熱器2或保溫層3相接觸，而是采用輻射加熱，所述頂部加熱器7與坩禍I的距離為15cm。所述頂部加熱器7有2個(gè)，二者以坩禍的軸線呈軸對(duì)稱。
[0022]實(shí)施例2
[0023]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側(cè)面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0024]在以上技術(shù)方案中，所述頂部加熱器7不與坩禍I，主加熱器2或保溫層3相接觸，而是采用輻射加熱，所述頂部加熱器7與坩禍I的距離為30cm。所述頂部加熱器7有I個(gè)，
[0025]實(shí)施例3
[0026]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側(cè)面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0027]在以上技術(shù)方案中，所述頂部加熱器7與坩禍I上表面相接觸。所述頂部加熱器7有I個(gè)。
[0028]實(shí)施例4
[0029]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側(cè)面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0030]在以上技術(shù)方案中，所述頂部加熱器7位置可自由調(diào)整。
[0031]實(shí)施例5
[0032]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側(cè)面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。所述頂部加熱器可沿坩禍軸線方向移動(dòng)，當(dāng)裝置運(yùn)行時(shí)設(shè)置其移動(dòng)速度為lmm/h。
[0033]以上對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型。凡在本實(shí)用新型的申請(qǐng)范圍內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍(I)，主加熱器(2)，保溫層(3)，其中主加熱器(2)位于坩禍(I)外周、包圍住坩禍(I)的側(cè)面和底面，保溫層(3)位于主加熱器(2)外周，其特征在于還包括頂部加熱器(7)，所述頂部加熱器(7)位于坩禍(I)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)不與坩禍(I)，主加熱器(2)或保溫層(3)相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)與坩禍(I)的距離不超過30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(X)數(shù)量為一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)以坩禍的軸線呈圓周對(duì)稱。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，該裝置在坩堝上方增設(shè)頂部加熱器，晶體退火過程中，通過設(shè)定適宜的頂部加熱器加熱功率使得晶體內(nèi)徑向和軸線溫度梯度與晶體生長(zhǎng)過程相比大幅度縮小或翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得冷卻后晶體內(nèi)部的殘余熱應(yīng)力大幅度降低，晶體不會(huì)因內(nèi)應(yīng)力過高而碎裂。利用本實(shí)用新型裝置可通過頂部加熱器主動(dòng)調(diào)節(jié)晶體上方溫度，使晶體內(nèi)呈現(xiàn)所需要的溫度分布，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中難以降低晶體內(nèi)殘余熱應(yīng)力而導(dǎo)致的晶體碎裂的技術(shù)問題。
【IPC分類】C30B23-00, C30B29-36
【公開號(hào)】CN204417642
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420784502
【發(fā)明人】高宇, 巴音圖, 鄧樹軍, 趙梅玉, 陶瑩
【申請(qǐng)人】河北同光晶體有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日