A temperature field control device and temperature control method based on physical vapor phase transmission method are presented. Temperature distribution field is constructed by setting the distribution of induction coil. The distribution of induction coil includes the number of turns of induction coil, the density of induction coil, the distance between induction coil and crucible, and the multi-section distribution coil. Different temperature distribution fields are formed by changing the crucible. The relative position relationship between the crucible and the temperature distribution field controls the temperature distribution and the temperature gradient in the raw material and crystalline regions in different stages of crystal preparation. The temperature distribution and the temperature gradient can be controlled dynamically and accurately by setting the temperature distribution field. The secondary nucleation in the crystal growth process can be effectively suppressed, and the growth conditions corresponding to different crystals can be set appropriately. It has wide applicability. Compared with the existing single-stage coil, the multi-stage coil can enhance the heating effect by reducing the input power in the non-high temperature region.
【技术实现步骤摘要】
基于物理气相传输法的温度场控制装置及温控方法
本公开属于材料生长
，涉及一种基于物理气相传输法的温度场控制装置及温控方法。
技术介绍
第三代半导体材料是以氮化镓GaN、碳化硅SiC、氮化铝AlN等为代表的宽禁带半导体材料，由于其具有宽的禁带宽度、高的击穿电场、高的热导率、高的热稳定性、耐腐蚀和耐辐射等优良的物理和化学特性，广泛应用于高频、微波功率器件、发光器件等领域。目前，物理气相传输法(PVT，PhysicalVaporTransport)被公认是生长AlN、SiC等晶体最成熟的方法之一。以物理气相传输法生长氮化铝示例，生长氮化铝的腔室中，坩埚由上部的盖和下部的锅组成，上部的盖用于固定籽晶，通常称之为籽晶托，下部的锅用于装AlN粉末。在生长A1N晶体之前，先将AlN籽晶或AlN/SiC复合籽晶通过粘合剂粘到籽晶托上，或者以紧贴方式直接机械固定在籽晶托上。晶体生长时，使生长室保持一定的温度梯度，AlN原料处于高温区，籽晶处于低温区。将坩埚温度升至2200℃～2500℃，使得AlN粉末升华，升华所产生的气相物质Al，N2在温度梯度的作用下从原材料表面传输到低温...
【技术保护点】
1.一种基于物理气相传输法的温度场控制装置，其特征在于，包括：坩埚(1)，其内部具有原料区(11)和结晶区(12)，该原料区(11)和结晶区(12)之间存在一距离；分布式线圈(2)，设置于该坩埚(1)的外部；其中，该分布式线圈(2)内部具有不同的分布设置，对应形成温度相对高低的不同温度分布场，通过改变坩埚(1)与该温度分布场的相对位置关系控制晶体不同制备阶段中原料区(11)和结晶区(12)的温度分布以及温度梯度。
【技术特征摘要】
1.一种基于物理气相传输法的温度场控制装置，其特征在于，包括：坩埚(1)，其内部具有原料区(11)和结晶区(12)，该原料区(11)和结晶区(12)之间存在一距离；分布式线圈(2)，设置于该坩埚(1)的外部；其中，该分布式线圈(2)内部具有不同的分布设置，对应形成温度相对高低的不同温度分布场，通过改变坩埚(1)与该温度分布场的相对位置关系控制晶体不同制备阶段中原料区(11)和结晶区(12)的温度分布以及温度梯度。2.根据权利要求1所述的温度场控制装置，其特征在于，所述分布式线圈(2)为单段式线圈，该单段式线圈内部的分布设置包括如下形式的一种或其组合：不同的线圈匝数设置、不同的线圈匝距设置、以及线圈距离坩埚的不同距离设置。3.根据权利要求2所述的温度场控制装置，其特征在于，所述温度分布场包括：第一温度分布区间、第二温度分布区间和第三温度分布区间，其中，第一温度分布区间位于中间，具有第一温度；第二温度分布区间和第三温度分布区间位于第一温度分布区间的两侧，分别具有第二温度和第三温度，其中，第一温度高于第二温度，且第一温度高于第三温度。4.根据权利要求2所述的温度场控制装置，其特征在于，所述分布式线圈(2)中间部分的线圈中，各匝均匀分布，各匝线圈之间具有第一距离；两侧部分的线圈中，各匝分布均匀，各匝线圈之间分别具有第二距离和第三距离，对应中间部分的线圈产生第一温度分布区间，对应两侧部分的线圈分别产生第二温度分布区间和第三温度分布区间，其中，第一距离小于第二距离，且第一距离小于第三距离。5.根据权利要求2所述的温度场控制装置，其特征在于，所述分布式线圈(2)中间部分的线圈与坩埚之间具有第四距离，两侧部分的线圈与坩埚之间分别具有第五距离和第六距离，对应中间部分的线圈产生第一温度分布区间，对应两侧部分的线圈分别产生第二温度分布区间和第三温度分布区间，其中，第四距离小于第五距离，且第四距离小于第六距离。6.根据权利要求1所述的温度场控制装置，其特征在于，所述分布式...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃鑫，魏同波，魏学成，王军喜，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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