一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于碳化硅单晶生长技术领域，具体涉及一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置，包括石墨坩埚、石墨盖板和至少一个石墨环形支撑，石墨坩埚上盖的内表面和凸台的上方侧壁设有多个丝扣，石墨坩埚的侧壁具有间隔地设有相同的多个凸台，石墨盖板位于所述石墨坩埚上盖与顶端的所述石墨环形支撑之间，其上部和底部均设有多个丝扣；石墨环形支撑具有间隔地位于所述凸台上，其平面上设有多个气孔，石墨环形支撑的侧表面设有多个丝扣，顶端的石墨环形支撑的上表面还设有多个丝扣，石墨环形支撑的下表面设有固定槽。该装置实现了在同一生产设备中同时生长不同晶体结构碳化硅单晶。

【技术实现步骤摘要】
一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置
本技术属于碳化硅单晶生长
，具体涉及一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置。
技术介绍
作为第三代半导体材料，碳化硅单晶具有禁带宽度大，抗辐射能力强，击穿电场高，介电常数小，热导率大，电子饱和漂移速度高，化学稳定性高等独特的特性，可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于硅器件难以胜任的场合，被认为是制造光电子器件、高频大功率器件、电力电子器件理想的半导体材料。在白光照明、光存储、屏幕显示、航天航空、高温辐射环境、石油勘探、自动化、雷达与通信、汽车电子化等方面有广泛应用，尤其在国防军事上有着重要的战略地位，因此受到各国的高度重视。目前，生长SiC晶体最有效的方法是物理气相传输法（PhysicalVaporTransport），且在升华系统中形成的晶体具有较低的缺陷水准，因此也是主要商业化量产的技术。在典型碳化硅生产技术中，整个生长系统包括生长室、感应加热系统及水冷系统，坩埚及保温材料。通过调节坩埚和加热线圈的相对位置和保温材料的厚度，使坩埚上部籽晶处的温度低于坩埚底部SiC粉料处的温度，以此达到晶体生长的目的。目前，所有制备SiC的方法如中国授权专利CN1554808A公开的“一种生长具有半导体特性的大直径6H-SiC单晶的装置和方法”以及CN102268735B公开的“一种提高4H-SiC单晶晶型稳定性的方法”中，均采用上述方法，将单个6H或4H籽晶置于坩埚顶部，生长单个的6H或4H结构的碳化硅单晶体，所需的设备及附加设施投入大，耗时长，效率低，由此带来的生产成本居高不下，因此在保证晶体质量的前提下，增加晶体的生长数量和晶体结构类型，提高产量是产业化生产的重要任务。因此如何设计一种高效且能够同时生长多个不同晶体结构的大尺寸碳化硅单晶的装置成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术针对现有SiC单晶生长技术存在的不足，提供一种同时生长多个不同晶体结构的大尺寸碳化硅单晶装置，在保证质量的前提下，能够实现低设备投入，高效率产出。为解决上述技术问题，本技术提供了一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置，根据本技术的实施例，该装置包括石墨坩埚、石墨盖板和至少一个石墨环形支撑，用于生长多个不同晶体结构的碳化硅单晶，其中，所述石墨坩埚上盖的内表面设有多个丝扣，用于连接所述石墨盖板，所述石墨坩埚的侧壁具有间隔地设有相同的多个凸台，用于支撑所述石墨环形支撑，在所述凸台的上方侧壁设有多个丝扣，用于固定所述石墨环形支撑；所述石墨盖板位于所述石墨坩埚上盖与顶端的所述石墨环形支撑之间，其上部和底部均设有多个丝扣，用于分别连接所述石墨坩埚上盖和顶端的所述石墨环形支撑，增加所述装置的保温和封闭性；所述石墨环形支撑具有间隔地位于所述凸台上，且其平面上设有多个气孔，每个所述气孔的面积均不小于2cm2，用于热量的传递，所述石墨环形支撑的侧表面设有多个丝扣，用于固定于所述凸台的上方侧壁，顶端的所述石墨环形支撑的上表面还设有多个丝扣，用于连接所述石墨盖板，所述石墨环形支撑的下表面设有固定槽，用于固定不同结构的碳化硅籽晶。专利技术人发现，根据本技术实施例的该装置，通过设置多层石墨环形支撑，将多个不同结构的籽晶置于石墨环形支撑上，利用坩埚内部空间的轴向温度梯度，距离碳化硅原料不同高度位置的温度不同，放置适合于相应生长温度的籽晶进行生长，突破了目前传统的生长模式，实现了在同一生产设备中同时生长不同晶体结构碳化硅单晶的技术，提高了生产效率，降低了生产成本，可应用于SiC单晶的工业化批量生产。根据本技术的实施例，所述丝扣至少为2个。根据本技术的实施例，所述凸台圆柱体，其高度为10cm。根据本技术的实施例，所述石墨环形支撑的外径与所述石墨坩埚侧壁的间距相等。根据本技术的实施例，所述气孔的形状为圆形、方形或三角形，成周期性排列或不规则排列。根据本技术的实施例，所述籽晶为2H、4H、6H、3C或15R晶型，长度均为2-8寸，厚度均为200-500μm。本技术的有益效果至少包括：本技术所述的该装置通过设置多层石墨环形支撑，将多个不同结构的籽晶置于石墨环形支撑上，利用坩埚内部空间的轴向温度梯度，距离碳化硅原料不同高度位置的温度不同，放置适合于相应生长温度的籽晶进行生长，突破了目前传统的生长模式，实现了在同一生产设备中同时生长不同晶体结构碳化硅单晶的技术，提高了生产效率，降低了生产成本，可应用于SiC单晶的工业化批量生产。附图说明图1为本技术的生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置的结构剖视图。其中，石墨坩埚1，石墨坩埚上盖2，石墨盖板3，石墨环形支撑4，碳化硅单晶5，侧壁丝扣6，凸台7，气孔8，石墨坩埚侧壁9，碳化硅原料10，固定槽11。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施例对本技术作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。本技术提供了一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置，图1为本技术的生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置的结构剖视图，参照图1所示，该装置包括石墨坩埚1、石墨盖板3和石墨环形支撑4，根据本技术的一些实施例，本技术所述石墨环形支撑的个数至少为3个，用于生长多个不同晶体结构的碳化硅单晶，将不同晶体结构的若干籽晶分别固定在不同的所述石墨环形支撑的固定槽11内，由于所述坩埚内部空间的轴向温度梯度，距离碳化硅原料不同高度位置的温度不同，放置适合于相应生长温度的籽晶进行生长，得到不同的晶体类型，其中，所述不同结构的籽晶可以为2H、4H、6H、3C或15R晶型多形体的若干组合，长度为2-8寸，厚度为200-500μm。根据本技术的实施例，本技术所述坩埚的具体形状不受限制，本技术优选为圆柱形。根据本技术的实施例，所述石墨盖板位于所述石墨坩埚上盖与顶端的所述石墨环形支撑之间，所述石墨坩埚上盖2的内表面和所述石墨盖板的上部均设有个数至少为2个的丝扣，用于所述石墨坩埚上盖与所述石墨盖板进行连接，所述石墨坩埚的侧壁9具有间隔地设有相同的多个圆柱体凸台7，根据本技术的一些实施例，本技术所述凸台至少为3个，其高度为10cm，用于支撑所述石墨环形支撑，损坏时也易于更换或者取出所述石墨环形支撑，在所述凸台的上方侧壁和所述石墨环形支撑的侧表面均设有个数至少为2个的丝扣6，用于将所述石墨环形支撑的侧表面与坩埚侧壁固定相连；所述石墨盖板的底部和顶端的所述石墨环形支撑的上表面均设有个数至少为2个的丝扣，用于二者相连接，由于生长晶体时，需要对生长室抽真空，因此本技术在所述石墨坩埚的顶端的所述石墨环形支撑增设一个石墨盖板，进一步增加所述装置的密闭性和保温性，提高了装置的精确性和晶体的质量。根据本技术的实施例，参照图1所示，所述石墨环形支撑具有间隔地位于所述凸台上，且其平面上设有多个气孔8，进行内部热量的传递，每个所述石墨环形支撑距离碳化硅原料10不同高度位置的温度不同，使得坩埚内部空间存在轴向温度梯度，放置适合于相应生长温度的籽晶进行生长结晶，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置，其特征在于：包括石墨坩埚、石墨盖板和至少一个石墨环形支撑，用于生长多个不同晶体结构的碳化硅单晶，其中，所述石墨坩埚上盖的内表面设有多个丝扣，用于连接所述石墨盖板，所述石墨坩埚的侧壁具有间隔地设有相同的多个凸台，用于支撑所述石墨环形支撑，在所述凸台的上方侧壁设有多个丝扣，用于固定所述石墨环形支撑；所述石墨盖板位于所述石墨坩埚上盖与顶端的所述石墨环形支撑之间，其上部和底部均设有多个丝扣，用于分别连接所述石墨坩埚上盖和顶端的所述石墨环形支撑，增加所述装置的保温和封闭性；所述石墨环形支撑具有间隔地位于所述凸台上，且其平面上设有多个气孔，每个所述气孔的面积均不小于2 cm

【技术特征摘要】
1.一种生长不同晶体结构碳化硅单晶的装置，其特征在于：包括石墨坩埚、石墨盖板和至少一个石墨环形支撑，用于生长多个不同晶体结构的碳化硅单晶，其中，所述石墨坩埚上盖的内表面设有多个丝扣，用于连接所述石墨盖板，所述石墨坩埚的侧壁具有间隔地设有相同的多个凸台，用于支撑所述石墨环形支撑，在所述凸台的上方侧壁设有多个丝扣，用于固定所述石墨环形支撑；所述石墨盖板位于所述石墨坩埚上盖与顶端的所述石墨环形支撑之间，其上部和底部均设有多个丝扣，用于分别连接所述石墨坩埚上盖和顶端的所述石墨环形支撑，增加所述装置的保温和封闭性；所述石墨环形支撑具有间隔地位于所述凸台上，且其平面上设有多个气孔，每个所述气孔的面积均不小于2cm2，用于热量的传递，所述石墨环形支撑的侧表...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛晓龙，杨昆，高宇，郑清超，
申请(专利权)人：河北同光晶体有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13