一种单晶生长装置制造方法及图纸

本申请实施例提供单晶生长装置，包括：炉体和位于炉体内部的保温结构；保温结构内部具有密闭的腔体，腔体用于盛放坩埚，沿炉体的高度方向，保温结构包括位于坩埚上方的第一保温层、位于坩埚下方的第二保温层以及环绕坩埚外周的第三保温层；第一保温层包括中心部和围绕中心部外侧的外围部，中心部能够相对于外围部上下运动，以使保温结构密封或者具有一定的开口，外围部靠近坩埚的一端设有第一控温件，第一控温件和中心部之间设有第一加热件，第一加热件与第一控温件和中心部之间均具有预设距离。该单晶生长装置，能够优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布，提高晶体生长质量。提高晶体生长质量。提高晶体生长质量。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶生长装置


[0001]本申请涉及晶体制备
，尤其涉及一种单晶生长装置。

技术介绍

[0002]氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)具有高导热率、高击穿电压、饱和电子迁移率高、化学稳定性高等优良的半导体性质；可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。目前，通常采用物理气相传输法生长氮化铝、碳化硅晶体。采用物理气相传输法生长氮化铝、碳化硅晶体，需要在坩埚内形成适合氮化铝、碳化硅晶体生长的温度分布。坩埚内的温度分布对晶体的质量有着至关重要的影响，相关技术中，单晶生长装置中坩埚内的温度分布仍有不足之处。
[0003]因此，亟需提供一种单晶生长装置，能够优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种单晶生长装置，优化单晶生长装置中坩埚内的温度分布，从而提高生长出的晶体的质量。具体技术方案如下：
[0005]本申请实施例提供一种单晶生长装置，包括炉体；保温结构，位于所述炉体内部，所述保温结构内部具有密闭的腔体，所述腔体用于盛放坩埚，沿所述炉体的高度方向，所述保温结构包括位于所述坩埚上方的第一保温层、位于所述坩埚下方的第二保温层以及环绕所述坩埚外周的第三保温层；所述第一保温层包括中心部和围绕所述中心部外侧的外围部，所述中心部能够相对于所述外围部上下运动，以使所述保温结构密封或者具有一定的开口，所述外围部靠近所述坩埚的一端设有第一控温件，所述第一控温件和所述中心部之间设有第一加热件，所述第一加热件与所述第一控温件和所述中心部之间具有预设距离。
[0006]根据本申请实施例的单晶生长装置，位于炉体内部的保温结构用于保证位于其腔体内的坩埚温场的适宜性和稳定性。坩埚包括坩埚本体和盖合于坩埚本体的坩埚盖。第一保温层的中心部能够相对于外围部上下运动，以使保温结构密封或者具有一定的开口，从而控制坩埚内温场的变化。具体的，在原料升华过程中，即升温阶段，中心部与外围部完全配合，使得保温结构为密封状态，在晶体生长过程中，中心部向远离坩埚盖的方向运动，使得保温结构的中心区域具有一定的开口。该开口为热量提供散热通道，使得靠近该开口的坩埚盖处的温度最先降低，形成从坩埚盖至坩埚本体底部的正向温场，使得籽晶自坩埚盖的内壁向下生长。中心部沿远离坩埚盖的方向拔出的距离能够调控开口的大小，从而调控散热的速度。当需要温差大时，中心部拔出的距离较大；当需要温差小时，中心部拔出的距离较小，通过中心部的拔出的距离进行温差的调控，从而调整出适宜晶体生长的温场，该操作简单易行。
[0007]设于外围部的第一控温件，能够减小靠近坩埚盖处的散热通道的面积，从而减弱轴向温度梯度的剧烈波动，且能够减弱中心部边缘的过渡散热，避免生长界面凹凸不平，提
高中心散热，达到微凸界面生长的效果，降低晶体生长过程中出现缺陷的概率。第一控温件和中心部之间的第一加热件，用于对坩埚顶部进行热量补偿，在原料升华过程中，使得坩埚盖的温度高于坩埚其他位置的温度，在坩埚内形成自坩埚盖至坩埚本体底部的逆向温场，降低原料升华过程中挥发出来的物质附着在籽晶上的几率，从而减少对籽晶的污染，另外对籽晶表面热腐蚀，减少表面杂质污染提高晶体生长的质量。
[0008]另外，根据本申请实施例的单晶生长装置，还可以具有如下附加的技术特征：
[0009]根据本申请的一些实施例，所述外围部靠近坩埚的一端还设有第二控温件，沿朝向所述坩埚的方向，所述第一控温件和所述第二控温件依次设置；所述第一控温件的中心设有第一通孔，所述第二控温件的中心设有第二通孔，所述第一通孔的直径大于所述第二通孔的直径。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述第一通孔的直径为70mm
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120mm，所述第二通孔的直径为10mm
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50mm。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述第一控温件和所述第二控温件沿所述炉体高度方向的尺寸为20mm
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40mm。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述预设距离为15mm
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30mm。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述第一加热件为螺旋形或波浪形发热体。
[0014]根据本申请的一些实施例，所述中心部沿所述炉体高度方向的截面为圆形，且所述截面的面积自上而下逐渐减小。
[0015]根据本申请的一些实施例，所述中心部与所述外围部配合后，所述中心部的下表面沿所述炉体高度方向的高于所述外围部的下表面。
[0016]根据本申请的一些实施例，所述单晶生长装置还包括第二加热件，所述第二加热件位于所述第三保温层和所述坩埚的侧壁之间。
[0017]根据本申请的一些实施例，所述单晶生长装置包括第一测温仪和第二测温仪、第一封闭式测温管和第二封闭式测温管，所述第一封闭式保温管穿过所述第一保温层与所述坩埚的顶部接触，所述第二封闭式保温管穿过所述第二保温层与所述坩埚的底部接触；
[0018]所述第一测温仪通过所述第一封闭式测温测量所述坩埚顶部的温度，所述第二测温仪通过所述第二封闭式测温测量所述坩埚底部的温度。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0020]图1为本申请实施例所提供的单晶生长装置的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本
申请保护的范围。
[0022]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0023]尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶生长装置，其特征在于，包括：炉体；保温结构，位于所述炉体内部，所述保温结构内部具有密闭的腔体，所述腔体用于盛放坩埚，沿所述炉体的高度方向，所述保温结构包括位于所述坩埚上方的第一保温层、位于所述坩埚下方的第二保温层以及环绕所述坩埚外周的第三保温层；所述第一保温层包括中心部和围绕所述中心部外侧的外围部，所述中心部能够相对于所述外围部上下运动，以使所述保温结构密封或者具有一定的开口，所述外围部靠近所述坩埚的一端设有第一控温件，所述第一控温件和所述中心部之间设有第一加热件，所述第一加热件与所述第一控温件和所述中心部之间均具有预设距离。2.根据权利要求1所述的单晶生长装置，其特征在于，所述外围部靠近所述坩埚的一端还设有第二控温件，沿朝向所述坩埚的方向，所述第一控温件和所述第二控温件依次设置；所述第一控温件的中心设有第一通孔，所述第二控温件的中心设有第二通孔，所述第一通孔的直径大于所述第二通孔的直径。3.根据权利要求2所述的单晶生长装置，其特征在于，所述第一通孔的直径为70mm
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120mm，所述第二通孔的直径为10mm
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50mm。4.根据权利要求2所述的单晶生长装置，其特征在于，所述第一控温件和所述第二控温件沿所述炉体高度方向的尺寸为20mm
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40mm。5.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：周振翔，倪代秦，魏华阳，李丹，李康，赵小玻，李勇，赵鹏，何敬晖，高崇，袁雷，陈建荣，黄存新，
申请(专利权)人：中材人工晶体研究院山东有限公司，
类型：新型
国别省市：