一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置及方法，它涉及生长晶体的装置及方法。它是要解决现有的PVT法晶体生长装置的热场径向不均匀的技术问题。该装置包括坩埚体、坩埚上盖、第一保温层、第二保温层、固定件、支撑件、电机、加热体、长晶炉壳体、感应线圈和齿轮；其中坩埚体放置在第一保温层上；在第一保温层外，依次设置固定件、支撑件和电机；固定件的外表面和支撑件内侧壁设置有配合的螺纹，在支撑件外部设有与电机的齿轮啮合的齿圈。晶体生长方法：将原料放在坩埚体中，再将籽晶定在坩埚上盖内侧，启动电机带动加热体仅转动升温先除杂；再继续升温至生长温度；在加热体旋转且下上移动的状态下生长晶体。可用于晶体生长领域。可用于晶体生长领域。可用于晶体生长领域。
【技术实现步骤摘要】
一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置及方法
[0001]本专利技术涉及生长晶体的装置及方法。
技术介绍
[0002]物理气相输送法(PVT法)是制备碳化硅、氮化铝等难以用熔体法制备的高熔点半导体晶体材料的主流方法。尽管这些材料在新能源汽车等新兴战略领域有着巨大的应用前景，但受材料制备工艺和装置的制约，材料质量和产量难以提升，材料制备的关键在于可控的稳定温场。由于设备热场内温度超过2000℃，因此放置原料后一旦晶体生长开始即无法调整内部结构，通常采用感应线圈移动的方式来实现热场和线圈相对位置的改变，以实现高温区移动和轴向温度梯度的产生和变化，但是在提升径向温度均匀性方面，受限于线圈结构限制，对线圈进行旋转十分困难，且具有较高风险。即使实现了线圈旋转，也无法应对加热体自身不均匀而导致热场径向不均匀的情况。
技术实现思路
[0003]本专利技术是要解决现有的PVT法晶体生长装置的热场径向不均匀的技术问题，而提供一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置及方法。
[0004]本专利技术的提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，包括坩埚体1、坩埚上盖2、第一保温层3、第二保温层4、固定件5、支撑件6、电机7、加热体8、长晶炉壳体9、感应线圈10和齿轮11；
[0005]其中坩埚体1放置在第一保温层3之上，第一保温层3用来提供坩埚下方的保温并提供支撑；
[0006]坩埚上盖2盖在坩埚体1上，在坩埚上盖2之上设置第二保温层4；第二保温层4用于对坩埚上盖2部分进行保温；
[0007]在第一保温层3外，依次设置固定件5、支撑件6和电机7；
[0008]固定件5为筒体；筒体的外表面下部设置高度H为固定件5高度的20％～50％的第一水平螺纹5
‑
1；
[0009]支撑件6为筒体结构；筒体的内部侧壁设置支撑台阶6
‑
1；加热体8放置在支撑台阶6
‑
1上；台阶6
‑
1的内侧壁设置第二水平螺纹6
‑
2；第一水平螺纹5
‑
1与第二水平螺纹6
‑
2相配合；
[0010]支撑件6的筒体外部设有齿圈6
‑
3，齿圈6
‑
3；
[0011]电机7为正反转电机，齿轮11与电机7连接；齿轮11与齿圈6
‑
3呈啮合状态；电机7带动齿轮11旋转，从而使支撑件6旋转，由于固定件5为固定状态，第一水平螺纹5
‑
1与第二水平螺纹6
‑
2相配合，从而实现支撑件6在旋转过程中上升，当支撑件6上升至第二水平螺纹6
‑
2与第一水平螺纹5
‑
1脱离后，支撑件6停止上升，仅转动；电机7反向转动后，支撑件6在旋转的过程中下降；
[0012]坩埚体1、坩埚上盖2、第一保温层3、第二保温层4、固定件5、支撑件6、电机7、加热
体8均设置在长晶炉壳体9内，长晶炉炉壳体9上设置感应线圈10。
[0013]更进一步地，电机7的个数为2～10个；电机7的个数根据支撑件6和加热体8的重量设定。
[0014]PVT长晶炉壳体9内部或外部是感应线圈10，当采用水冷夹套炉壁时感应线圈10位于壳体9内侧，使用石英管炉壁时位于壳体9外侧。
[0015]更进一步地，长晶炉壳体9为带有水冷夹套的壳体时，感应线圈10设置在长晶炉壳体9内；
[0016]更进一步地，长晶炉壳体9为石英管壳体时，感应线圈10设置在长晶炉壳体9外；
[0017]更进一步地，坩埚体1和坩埚上盖2是高纯石墨、金属钽或金属钨。高纯石墨是指石墨的含碳量>99.99％的石墨。
[0018]更进一步地，第一保温层3和第二保温层4是高纯石墨硬毡或软毡。
[0019]更进一步地，固定件5是金属材质，其熔点≥800℃。
[0020]更进一步地，支撑件6是金属材质，其熔点≥800℃。
[0021]更进一步地，加热体8是致密石墨，其密度≥2.2g/m3。
[0022]本专利技术的提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，通过加热体8的旋转和上下移动，实现径向温度均一，满足高质量晶体的制备要求。
[0023]上述装置的使用方法，按以下步骤进行：
[0024]一、将原料放在坩埚体1中，再将籽晶定在坩埚上盖2内侧，将坩埚上盖2盖在坩埚体1上，放在第一保温层3上，再将第二保温层4盖在坩埚上盖2上；
[0025]二、将长晶炉壳体9抽真空后，以坩埚上盖2的中心位置作为测温点；启动电机7使支撑件6旋转至第二水平螺纹6
‑
2与第一水平螺纹5
‑
1脱离，带动加热体8仅转动，感应线圈10高频磁场磁感线被加热体8切割产生热量，将长晶炉壳体9内温度升温至1000～1500℃保持1～5小时，以除去炉体内杂质；
[0026]三、向长晶炉壳体9内充入Ar和N2的混合气体，加热体8仅转动，感应线圈10高频磁场磁感线被加热体2切割产生热量，继续加热至1800～2200℃；Ar和N2的混合气体中N2所占的体积百分比≤50％；
[0027]四、通过电机7传动使支撑件6旋转，实现加热体8仅转动，转速控制为1～360r/h，保持5～25小时；之后电机7反向转动，第二水平螺纹6
‑
2与第一水平螺纹5
‑
1配合，使支撑件6在转速为1～50r/h的条件下旋转并在5～25小时的时间内下降高度H，进行晶体生长；
[0028]五、反应结束，关闭电机7，使加热体8停止旋转，降温后，取出晶体。
[0029]本专利技术通过控制加热体8的旋转和上下移动，大幅提升了纵向温度均一性，提高结晶质量，使晶体沿径向厚度更加一致，开裂问题明显减少，碳化硅单晶良品率较原来的常规方法提高6％～28％。
[0030]本专利技术的装置和方法可用于物理气相输送法(PVT法)是制备碳化硅、氮化铝等晶体领域。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置的结构示意图；
[0032]图2是固定件5的正视结构示意图；
[0033]图3是固定件5的侧视结构示意图；
[0034]图4是固定件5的俯视结构示意图；
[0035]图5是支撑件6的结构示意图；
具体实施方式
[0036]用下面的实施例验证本专利技术的有益效果。
[0037]实施例1：本实施例的提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，由坩埚体1、坩埚上盖2、第一保温层3、第二保温层4、固定件5、支撑件6、电机7、加热体8、长晶炉壳体9、感应线圈10和齿轮11组成；其中坩埚体1和坩埚上盖2是高纯石墨材质；
[0038]其中坩埚体1放置在第一保温层3之上，第一保温层3用来提供坩埚下方的保温并提供支撑；第一保温层3和第二保温层4是高纯石墨软毡；
[0039]坩埚上盖2盖在坩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，其特征在于该装置包括坩埚体(1)、坩埚上盖(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)、固定件(5)、支撑件(6)、电机(7)、加热体(8)、长晶炉壳体(9)、感应线圈(10)和齿轮(11)；其中坩埚体(1)放置在第一保温层(3)之上；坩埚上盖(2)盖在坩埚体(1)上，在坩埚上盖(2)之上设置第二保温层(4)；在第一保温层(3)外，依次设置固定件(5)、支撑件(6)和电机(7)；固定件(5)为筒体；筒体的外表面设置高度H为固定件(5)高度的20％～50％的第一水平螺纹(5
‑
1)；支撑件(6)为筒体结构；筒体的内部侧壁设置支撑台阶(6
‑
1)；加热体(8)放置在支撑台阶(6
‑
1)上；支撑台阶(6
‑
1)的内侧壁设置第二水平螺纹(6
‑
2)；第一水平螺纹(5
‑
1)与第二水平螺纹(6
‑
2)相配合；支撑件(6)的筒体外部设有齿圈(6
‑
3)；电机(7)为正反转电机，齿轮(11)与电机(7)连接；齿轮(11)与齿圈(6
‑
3)呈啮合状态；坩埚体(1)、坩埚上盖(2)、第一保温层(3)、第二保温层(4)、固定件(5)、支撑件(6)、电机(7)、加热体(8)均设置在长晶炉壳体(9)内，长晶炉炉壳体9上设置感应线圈(10)。2.根据权利要求1所述的一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，其特征在于电机(7)的个数为2～10个。3.根据权利要求1或2所述的一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，其特征在于PVT长晶炉壳体(9)内部或外部是感应线圈(10)，当采用水冷夹套炉壁时感应线圈(10)位于壳体9内侧，使用石英管炉壁时位于壳体9外侧。4.根据权利要求1或2所述的一种提高PVT法生长晶体的径向均匀性的装置，其特征在于长晶炉壳体(9)为带有水冷夹套的壳体时，感应线圈(10)设置在长晶炉壳体(9)内；长晶炉壳体(9)为石英管壳体时，感应线圈(10)设置在长晶炉壳体(9)外。5.根据权利要求1或2所述的一种提高...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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