一种碳化硅单晶生长装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的上端设置有石墨盖，石墨盖与石墨坩埚的上端接触连接；所述上部石墨软毡保温层的上端设置有承重圆环，承重圆环的外侧设置有卡块，卡块与外侧石墨软毡保温层的上端卡接固定。本碳化硅单晶生长装置在使用时，将承重圆环覆盖于上部石墨软毡保温层的上方，卡块与外侧石墨软毡保温层的上端卡接固定，让下部的石墨软毡均匀负重，不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚上部的上部石墨软毡保温层发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置；整体不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚上部的石墨软毡发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置，碳化硅单晶生长速率均匀，晶体质量高。

A Single Crystal Growth Device for Silicon Carbide

The utility model discloses a silicon carbide single crystal growth device, which comprises a graphite crucible. The upper end of the graphite crucible is provided with a graphite cap, and the graphite cap is contacted with the upper end of the graphite crucible. The upper end of the upper graphite felt insulation layer is provided with a load-bearing ring, and the outer side of the load-bearing ring is provided with a clamp, and the clamp is clamped and fixed with the upper end of the outer graphite felt insulation layer. When the silicon carbide single crystal growth device is in use, the load-bearing ring is covered over the insulating layer of the upper graphite soft felt. The clamp block is clamped and fixed with the upper end of the insulating layer of the outer graphite soft felt, so that the graphite soft felt at the lower part is evenly loaded, and the insulating layer of the upper graphite soft felt covering the upper part of the graphite crucible will not be distorted or even jump out of its original position due to the change of pressure and air flow. As a whole, the graphite felt covering the upper part of the graphite crucible will not be distorted or even jump out of its original position due to the change of pressure and air flow. The growth rate of SiC single crystal is uniform and the crystal quality is high.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅单晶生长装置
本技术涉及碳化硅单晶生长的装置
，具体为一种碳化硅单晶生长装置。
技术介绍
碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。目前保温材料采用一层或多层的石墨软毡包覆于石墨坩埚四周，由于石墨软毡密度低、重量轻，在抽真空到低压状态的过程中，因为环境压力变化，以及在高温生长过程中，因为气流变化，有一定几率造成覆盖于石墨坩埚上部的石墨软毡扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置。当保温层位置发生变动产生空隙，这些空隙造成较多的热量散失，使得原先保温效果将被破坏而造成温度梯度不均匀，温度梯度不均匀导致生长速率不均匀，碳化硅气体无法均匀沉积在籽晶处，最终造成结晶晶体存在微管与位错等缺陷，影响了晶体质量，因此需要一种碳化硅单晶生长装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种碳化硅单晶生长装置，具有不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚上部的石墨软毡发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置，碳化硅单晶生长速率均匀，晶体质量高的优点，解决了现有技术中保温层位置发生变动产生空隙而造成较多的热量散失，使得原先保温效果将被破坏而造成温度梯度不均匀，温度梯度不均匀导致生长速率不均匀，碳化硅气体无法均匀沉积在籽晶处，最终造成结晶晶体存在微管与位错等缺陷，影响了晶体质量的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的上端设置有石墨盖，石墨盖与石墨坩埚的上端接触连接；所述石墨盖的下端中央设置有籽晶片，籽晶片与石墨盖的下端粘合固定；所述石墨坩埚的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层，石墨坩埚的底部包裹有底部石墨软毡保温层，石墨坩埚的上部包裹有上部石墨软毡保温层；所述上部石墨软毡保温层的中央开设有测温孔；所述上部石墨软毡保温层的上端设置有承重圆环，承重圆环的外侧设置有卡块，卡块与外侧石墨软毡保温层的上端卡接固定；所述石墨坩埚的最外层设置有感应线圈，感应线圈分布在石墨坩埚的外侧周围。优选的，所述石墨坩埚和石墨盖的厚度均为5-20mm。优选的，所述石墨坩埚内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末。优选的，所述外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层的层数为1-4层，厚度为5-10mm。优选的，所述测温孔的直径为10～30mm。优选的，所述承重圆环为氧化铝和氧化锆材料混合制成的构件。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：本碳化硅单晶生长装置，石墨坩埚和石墨盖的厚度均为5-20mm，石墨坩埚内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末，测温孔的直径为10～30mm，方便测量石墨坩埚上的温度，严格保证碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上，达到碳化硅单晶生长生长条件；外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层的层数为1-4层，厚度为5-10mm，可用于保温，防止内部热量散失，保证碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上；将承重圆环覆盖于石墨坩埚上部的上部石墨软毡保温层上方，卡块与外侧石墨软毡保温层的上端卡接固定，让下部的石墨软毡均匀负重，不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚上部的上部石墨软毡保温层发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置，承重圆环采用氧化铝Al2O3、氧化锆ZrO2等耐高温陶瓷材质制造而成，质量在1～3kg范围内，一方面可以耐高温，一方面不会与感应线圈产生电磁感应效应而发热，防止石墨坩埚上部温度过高，使得碳化硅单晶生长速率均匀，生成的碳化硅晶体质量高；石墨坩埚内抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上，沉积结晶时间为5～10天，完成生长结晶的碳化硅单晶的生长。附图说明图1为本技术的剖视图。图中：1、石墨坩埚；2、石墨盖；3、籽晶片；4、外侧石墨软毡保温层；5、底部石墨软毡保温层；6、上部石墨软毡保温层；7、测温孔；8、承重圆环；9、卡块；10、感应线圈；11、碳化硅粉末。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一：请参阅图1，一种碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚1，石墨坩埚1的上端设置有石墨盖2，石墨盖2与石墨坩埚1的上端接触连接；石墨盖2的下端中央设置有籽晶片3，籽晶片3与石墨盖2的下端粘合固定；石墨坩埚1的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层4，石墨坩埚1的底部包裹有底部石墨软毡保温层5，石墨坩埚1的上部包裹有上部石墨软毡保温层6；上部石墨软毡保温层6的中央开设有测温孔7；上部石墨软毡保温层6的上端设置有承重圆环8，承重圆环8的外侧设置有卡块9，卡块9与外侧石墨软毡保温层4的上端卡接固定；石墨坩埚1的最外层设置有感应线圈10，感应线圈10分布在石墨坩埚1的外侧周围；该碳化硅单晶生长装置在使用时，将承重圆环8覆盖于石墨坩埚1上部的上部石墨软毡保温层6上方，卡块9与外侧石墨软毡保温层4的上端卡接固定，让下部的石墨软毡均匀负重，不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚1上部的上部石墨软毡保温层6发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置，承重圆环8为氧化铝和氧化锆材料混合制成的构件，一方面可以耐高温，一方面不会与感应线圈10产生电磁感应效应而发热，防止石墨坩埚1上部温度过高，使得碳化硅单晶生长速率均匀，生成的碳化硅晶体质量高；石墨坩埚1内抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，碳化硅粉末13开始升华变成碳化硅气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶片3沉积结晶，经过5～10天的沉积结晶时间，完成碳化硅单晶生长；石墨坩埚1和石墨盖2的厚度均为5-20mm，石墨坩埚1内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末11，测温孔7的直径为10～30mm，方便测量石墨坩埚1上的温度，严格保证碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，达到碳化硅单晶生长生长条件；外侧石墨软毡保温层4、底部石墨软毡保温层5和上部石墨软毡保温层6的层数为1-4层，厚度为5-10mm，可用于保温，防止内部热量散失，保证碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上；整体不会再因压力与气流变化让覆盖于石墨坩埚上部的石墨软毡发生扭曲变形，甚至跳脱离原本的位置，碳化硅单晶生长速率均匀，晶体质量高。实施例二：当石墨坩埚1内抽真空到压力5x10-2mbar以下，初期抽气速率为50mbar/min，充入氩气控制压力在30mbar环境之下开始加热生长，在2100℃高温环境连续生长4天，在抽真空与高温状态下都未发现上部石墨软毡保温层6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚(1)，其特征在于：所述石墨坩埚(1)的上端设置有石墨盖(2)，石墨盖(2)与石墨坩埚(1)的上端接触连接；所述石墨盖(2)的下端中央设置有籽晶片(3)，籽晶片(3)与石墨盖(2)的下端粘合固定；所述石墨坩埚(1)的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层(4)，石墨坩埚(1)的底部包裹有底部石墨软毡保温层(5)，石墨坩埚(1)的上部包裹有上部石墨软毡保温层(6)；所述上部石墨软毡保温层(6)的中央开设有测温孔(7)；所述上部石墨软毡保温层(6)的上端设置有承重圆环(8)，承重圆环(8)的外侧设置有卡块(9)，卡块(9)与外侧石墨软毡保温层(4)的上端卡接固定；所述石墨坩埚(1)的最外层设置有感应线圈(10)，感应线圈(10)分布在石墨坩埚(1)的外侧周围。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶生长装置，包括石墨坩埚(1)，其特征在于：所述石墨坩埚(1)的上端设置有石墨盖(2)，石墨盖(2)与石墨坩埚(1)的上端接触连接；所述石墨盖(2)的下端中央设置有籽晶片(3)，籽晶片(3)与石墨盖(2)的下端粘合固定；所述石墨坩埚(1)的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层(4)，石墨坩埚(1)的底部包裹有底部石墨软毡保温层(5)，石墨坩埚(1)的上部包裹有上部石墨软毡保温层(6)；所述上部石墨软毡保温层(6)的中央开设有测温孔(7)；所述上部石墨软毡保温层(6)的上端设置有承重圆环(8)，承重圆环(8)的外侧设置有卡块(9)，卡块(9)与外侧石墨软毡保温层(4)的上端卡接固定；所述石墨坩...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖弘基，张洁，陈华荣，
申请(专利权)人：福建北电新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35