一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，涉及碳化硅制备设备相关技术领域；包括热交换器、循环风机、冷却器、冷却介质循环管道，所述冷却器固定设置于坩埚上方，且所述冷却器底部横截面直径大于所述坩埚直径，所述冷却器内设置有冷却介质循环通道，所述冷却介质循环通道通过冷却介质循环管道连通有热交换器，所述冷却介质循环管道上安装有循环风机；所述冷却介质循环通道内设置有冷却介质。本实用新型专利技术提供的碳化硅制备坩埚的上冷却结构，能够使得石墨坩埚上方的温度降低，从而达到保持热场内温度梯度，使气氛稳定传输的目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构


[0001]本技术涉及碳化硅制备设备相关
，特别是涉及一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构。

技术介绍

[0002]现有技术在利用PVT法制备碳化硅单晶时，通常是将碳化硅籽晶固定在石墨坩埚内的顶部，而将碳化硅粉料作为长晶原料放置于石墨坩埚内的底部。PVT法的本质在于碳化硅粉料的加热分解，以及分解后气相成分的运输。其分解的气相成分主要有Si、Si2C和SiC2。在石墨坩埚的外围设置中频感应加热线圈，通过加热线圈的轴向移动，控制热场内的轴向温梯，从而使气相成分在石墨坩埚内自下而上运输。
[0003]现有技术在利用PVT法制备碳化硅单晶时，由于碳化硅晶体在轴向梯度温度控制有非常高的要求，随着晶体的生长，结晶界面下移造成结晶界面实际温度与理想温度发生偏差，热场内部轴向温度轴梯与径向温度梯度会逐渐减小，常规工艺要求生产晶体均为SiC单晶。温度轴梯的减小会导致气氛传输变慢，生长速率下降，严重时会因气氛的过饱和度降低而产生多型碳化硅晶体。径向温度梯度的减小会导致边缘生长速率加快，易产生微管、多型、边缘多晶等缺陷。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够使得石墨坩埚上方的温度降低，从而达到保持热场内温度梯度，使气氛稳定传输的目的。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0006]本技术提供一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，包括热交换器、循环风机、冷却器、冷却介质循环管道，所述冷却器固定设置于坩埚上方，且所述冷却器底部横截面直径大于所述坩埚直径，所述冷却器内设置有冷却介质循环通道，所述冷却介质循环通道通过冷却介质循环管道连通有热交换器，热交换器用于带走冷却介质中的热量，所述冷却介质循环管道上安装有循环风机，循环风机用于驱动冷却介质在碳化硅制备坩埚的上冷却结构中的循环；所述冷却介质循环通道内设置有冷却介质；本技术通过在石墨坩埚上方设置直径略大于坩埚直径的冷却器，冷却器外部设置有冷却介质进、出口，内部设置有冷却介质循环通道。由循环风机驱动冷却介质循环从而带走石墨坩埚上方的热量，再由热交换器带走冷却介质中的热量。如此循环往复使得石墨坩埚上方的温度降低，从而达到调节热场内温度梯度，使气氛稳定传输的目的。
[0007]可选的，所述冷却器包括冷却面板，所述冷却面板顶部中心位置处固定设置有循环筒，所述冷却介质循环通道开设于所述循环筒内，所述冷却面板和所述循环筒连接处与所述冷却介质循环通道底部接触连接。
[0008]可选的，所述循环筒内固定设置有两端开口的冷却介质进口，所述冷却介质进口
与所述循环筒内壁之间的间隙形成出气通道，所述冷却介质进口底部与所述出气通道连通，所述冷却介质进口顶部与所述冷却介质循环管道的进气段连接；所述循环筒上方侧壁开设有与所述出气通道连通的冷却介质出口，所述冷却介质出口与所述冷却介质循环管道的出气段连接；所述循环风机设置于所述冷却介质循环管道的进气段上。
[0009]可选的，所述坩埚内用于放置碳化硅粉料，所述坩埚顶部固定密封设置有坩埚盖，所述坩埚盖内底部固定设置有籽晶，所述坩埚外侧环设有环形保温层，所述环形保温层顶部设置有上侧保温层，所述环形保温层底部设置有下侧保温层，所述环形保温层外固定设置有中频感应加热线圈；所述冷却面板位于所述坩埚盖和所述上侧保温层之间，所述循环筒穿设于所述上侧保温层上。
[0010]可选的，所述坩埚内用于放置碳化硅粉料，所述坩埚顶部固定密封设置有坩埚盖，所述坩埚盖内底部固定设置有籽晶，所述坩埚外侧环设有环形保温层，所述环形保温层顶部设置有上侧保温层，所述环形保温层底部设置有下侧保温层，所述环形保温层外固定设置有中频感应加热线圈；所述坩埚盖顶部固定设置有石墨隔热毡，厚度20mm
‑
50mm，所述冷却面板位于所述石墨隔热毡和所述上侧保温层之间，所述循环筒穿设于所述上侧保温层上。
[0011]可选的，所述冷却介质为氦气或氮气。
[0012]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0013]热场内温度梯度的不稳定性是导致PVT法制备碳化硅单晶时晶体生长速率下降、晶体品质下降的重要原因。本技术提出的一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，通过在石墨坩埚上方设置直径略大于坩埚直径的冷却器，冷却器外部设置有冷却介质进、出口，内部设置有冷却介质循环通道。由循环风机驱动冷却介质循环从而带走石墨坩埚上方的热量，再由热交换器带走冷却介质中的热量。如此循环往复使得石墨坩埚上方的温度降低，从而达到保持热场内温度梯度的目的。可有效解决现有的PVT法制备碳化硅单晶时，随着晶体的生长，热场内部温度轴梯与温度径梯逐渐减小的问题。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本技术实施例一中碳化硅制备坩埚的上冷却结构布置示意图；
[0016]图2为本技术实施例二中碳化硅制备坩埚的上冷却结构布置示意图；
[0017]图3为本技术冷却器结构示意图；
[0018]图4为本技术实施例三中碳化硅制备坩埚的上冷却结构布置示意图；
[0019]图5为本技术碳化硅制备坩埚的上冷却结构与电阻加热式炉体结合后内部示意图；
[0020]图6为图5的剖面示意图；
[0021]图7为本技术碳化硅制备坩埚的上冷却结构与电阻加热式炉体结合结构整体示意图；
[0022]图8为图7的剖面示意图；
[0023]图9为本技术碳化硅制备坩埚的上冷却结构与感应线圈加热式炉体结合结构示意图；
[0024]图10为图9的剖面示意图；
[0025]图中：1、热交换器；2、循环风机；3、中频感应加热线圈；4、冷却器；5、上侧保温层；6、环形保温层；7、下侧保温层；8、坩埚；9、坩埚盖；10、碳化硅粉料；11、籽晶；12、冷却介质循环管道；13、石墨隔热毡；14、循环筒；15、冷却面板；16、冷却介质进口；17、冷却介质出口；18、炉体。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]本技术的目的是提供一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够使得石墨坩埚上方的温度降低，从而达到保持热场内温度梯度，使气氛稳定传输的目的。
[0028]为使本技术的上述目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅制备坩埚的上冷却结构，其特征在于：包括热交换器、循环风机、冷却器、冷却介质循环管道，所述冷却器固定设置于坩埚上方，且所述冷却器底部横截面直径大于所述坩埚直径，所述冷却器内设置有冷却介质循环通道，所述冷却介质循环通道通过冷却介质循环管道连通有热交换器，所述冷却介质循环管道上安装有循环风机；所述冷却介质循环通道内设置有冷却介质。2.根据权利要求1所述的碳化硅制备坩埚的上冷却结构，其特征在于：所述冷却器包括冷却面板，所述冷却面板顶部中心位置处固定设置有循环筒，所述冷却介质循环通道开设于所述循环筒内，所述冷却面板和所述循环筒连接处与所述冷却介质循环通道底部接触连接。3.根据权利要求2所述的碳化硅制备坩埚的上冷却结构，其特征在于：所述循环筒内固定设置有两端开口的冷却介质进口，所述冷却介质进口与所述循环筒内壁之间的间隙形成出气通道，所述冷却介质进口底部与所述出气通道连通，所述冷却介质进口顶部与所述冷却介质循环管道的进气段连接；所述循环筒上方侧壁开设有与所述出气通道连通的冷却介质出口，所述冷却介质出口与所述冷却介质循环管道的出气段连接；所述循环风...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，徐文立，王誉程，
申请(专利权)人：宁波恒普真空科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：