石墨托以及装有石墨托的晶体生长炉制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨托以及装有石墨托的晶体生长炉，所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。所述晶体生长炉，包括：位于反应室内的石墨托，以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于，所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体，所述石墨托上部设有台面，所述加热装置的位置配合所述石墨托以对其进行加热。本发明专利技术设置的石墨托中部设有径向尺寸较小的中部，在石墨托外周设置的加热装置向石墨托进行振荡加热后，石墨托上部的台面能够获得较为均匀的热量，热量在台面上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体生长领域，具体涉及一种用于碳化硅外延生长的晶体生长炉。
技术介绍
碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体材料，具有宽禁带、高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速率、高电子迁移率、小介电常数、强抗辐射性、高化学稳定性等优点，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的关键材料。碳化硅电力电子器件具有转换效率高、耐高温、抗辐射等特点，已经逐渐在电力转换、太阳能光伏、电动汽车、高效马达等领域取代硅器件，开始崭露头角。碳化硅电力电子器件的性能主要取决于碳化硅外延材料的质量，而外延薄膜厚度的均匀性是决定外延片质量的主要指标。外延层片内厚度不均的情况，会对外延片的器件加工工艺性能造成严重的不良影响，进而极大影响碳化硅电力电子器件的加工制备。专利CN103184514A公开了一种晶体生长炉，其石墨托采用的是圆柱形结构，其加热装置为环绕在冷却侧壁外周的感应线圈，在对石墨托(即引用专利中的样品托)以及石墨托上表面放置衬底进行加热时，圆盘形的衬底受到的热辐射不够均匀，衬底被热辐射加热后，呈外周温度高内周温度低的特点，同时石墨托也能够在被加热后从下往上对衬底进行加热，但是同样由于感应线圈的位置原因，石墨托的温度分布情况也是呈外周温度高内周温度低的特点；上述的结构设置使得衬底上温度不均匀，晶体生产也就会因为温度呈现相应的不均匀，进而造成衬底的质量不高(碳化硅外延生长的晶体生长的均匀性是其主要质量指标)。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种能够为衬底均匀加热的石墨托。为达到上述目的，本专利技术采用一种技术方案为：一种石墨托，其特征在于：所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。本专利技术一个较佳实施例中，所述石墨托的截面直径自其中部向两端延伸的方向上逐渐增大。本专利技术一个较佳实施例中，所述石墨托为石墨材料制成。本专利技术采用一种技术方案为：一种装有石墨托的晶体生长炉，包括：位于反应室内的石墨托，以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于，所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体，所述石墨托上部设有台面，所述加热装置的位置配合所述石墨托以对其进行加热。本专利技术一个较佳实施例中，所述台面上设有圆盘形的凹槽。本专利技术一个较佳实施例中，所述加热装置为环绕所述反应室外周的感应线圈。本专利技术一个较佳实施例中，所述石墨托下部连接旋转装置，所述旋转装置驱动所述石墨托旋转。本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术设置的石墨托中部设有径向尺寸较小的中部，在石墨托外周设置的加热装置向石墨托进行振荡加热后，石墨托上部的台面能够获得较为均匀的热量，热量在台面上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的优选实施例的石墨托的俯视图；图2是图1中A-A的剖面图；图3是本专利技术的优选实施例的晶体生长炉的结构示意图；图中：1、石墨托，2、中部，3、台面，4、凹槽，5、反应室，6、感应线圈。具体实施方式现在结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1-3所示，一种用于晶体生长炉的石墨托1，石墨托1为中部2截面直径小于两端截面直径的回转体结构，石墨托1的截面直径自其中部2向两端延伸的方向上逐渐增大。一种实施例中，石墨托1的横截面为圆形，石墨托1设有中间细两端逐渐变粗的中部2，石墨托1上部设有台面3，石墨托1为石墨材料制成。中部2的结构可以是两个尖部对顶的圆锥结构，也可以是沿石墨托1轴向的纵剖面线为弧形线的结构，其目的是较细的中部2在被加热后，热量可以顺着石墨托1的中心沿轴向传递，进而补充台面3上中间温度低，周向温度高的缺陷，弥补的温差较大的缺陷。采用石墨材质制作石墨托1是因为：石墨具有良好的导热性，保证热量能够较快从中部2传递到台面3上，也能够保证热量在台面3上分布较为均匀；同时衬底采用石墨材质，石墨不会造成晶体外延生长过程对外延的背景掺杂，晶体外延纯度进一步得到保障。设置的石墨托1中部设有径向尺寸较小的中部2，在石墨托1外周设置的加热装置向石墨托1进行振荡加热后，石墨托1上部的台面3能够获得较为均匀的热量，感应线圈6优先振荡加热石墨托外圈，然后外圈的热量通过热传导的方式传递到石墨托中心，由此热量在台面3上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。台面3上设有圆盘形的凹槽4，凹槽4结构方便放置衬底。一种安装有带有中部2的石墨托1的晶体生长炉，包括：位于反应室5内的石墨托1，以及设置在反应室5周向的加热装置，石墨托1为中部截面直径小于两端截面直径的回转体，石墨托1上部设有台面3，加热装置的位置配合石墨托1以对其进行加热。筒形结构的冷却侧壁内形成反应室5的空间，环绕在冷却侧壁外周的加热装置，石墨托1沿冷却侧壁轴向的位置与加热装置的位置吻合。加热装置对石墨托1的振荡加热方向沿石墨托1的径向传递，石墨托1的中部2结构保证热量沿轴向传递后，能够使得整个台面3具有较为均匀的热量分布，保证晶体外延在衬底上生长是具有较为均匀的温场环境。石墨托1同轴的设置在冷却侧壁内部，加热装置为环绕冷却侧壁的感应线圈6。冷却侧壁能够密封的为石墨托1提供负压环境，同时感应线圈6在冷却侧壁外周，客观上使得感应线圈6与衬底与石墨托1之间存在一定的距离，感应线圈1优先感应加热石墨托1的外周，然后通过石墨托1外圈的较高温度能够热传导到石墨托中心，这样能够较为均匀的对石墨托1和衬底整体进行加热，此种加热方式已经能够为衬底提供相对均匀的温场，加热方式是电磁感应加热，这种加热方式总是优先振荡加热石墨表面，导致石墨表面温度较内部温度高。感应线圈6位置与中部2位置对应，这样的结构设置使得优先振荡加热主要集中在石墨托1和衬底，客观上降低了能耗；石墨托1下部放置在旋转装置上，旋转装置能够带动石墨托1沿自身轴线旋转，在晶体生长过程中，气体冲上部喷向衬底，气体分布在衬底表面的均匀性不一定均匀，同时沿衬底和石墨托1周向的热辐射的均匀性不一定均匀，旋转后能够避免上述不均匀，使晶体外延生长更为均匀。以上依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨托，其特征在于：所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。

【技术特征摘要】
1.一种石墨托，其特征在于：所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。2.根据权利要求1所述石墨托，其特征在于：所述石墨托的截面直径自其中部向两端延伸的方向上逐渐增大。3.根据权利要求1所述石墨托，其特征在于：所述石墨托为石墨材料制成。4.一种晶体生长炉，包括：位于反应室内的石墨托，以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于，所述石墨托为中部截面直径小...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠涛，张立国，李哲，范亚明，张泽洪，张宝顺，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32