【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳化硅生长，涉及一种热场结构、碳化硅生长装置和碳化硅的生长方法。
技术介绍
1、碳化硅(sic)是一种具抗辐射能力强、高临界电场和高饱和迁移率的第三代半导体材料，在功率器件领域极具优势，广泛应用于新能源汽车、光伏发电、铁路交通及电力系统等领域。
2、目前行业较为成熟的碳化硅晶体生长方法为物理气相传输法(pvt)，其原理是利用一定的温度梯度设置，使碳化硅粉料在密闭环境内蒸发的气氛在籽晶面结晶。感应线圈加热因加热效率高、升温速度快成为主流加热方法。但该加热方式会造成坩埚内部原料的径向温度梯度较大，尤其在生长大尺寸晶体时，随坩埚直径增加原料的径向温度梯度进一步增大，使得高温区的原料碳化严重，影响气相组分，容易造成包裹、微管和型变等缺陷，同时造成原料利用率下降；另外，晶体生长区同样存在温度梯度过大情况，一方面会造成籽晶烧蚀从而形成六方空洞，甚至影响单晶面积，另一方面会导致晶体内部应力增大，诱导位错、微裂纹等缺陷产生，影响单晶结晶质量的一致性。
3、为避免长晶过程原料区径向温度梯度过大造成的粉料局部碳化严重，进而影响原料利用率和晶体质量，以及晶体生长区径向温度梯度造成晶体一致性差、籽晶烧蚀和位错增加质量问题，亟需一种可调控温度梯度的热场结构。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种热场结构、碳化硅生长装置和碳化硅的生长方法。本专利技术的热场结构中，侧保温部件的内保温层和外保温层间隙中设置有侧感应件，侧感应件可以改变坩埚的感
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种热场结构，所述热场结构包括侧保温部件、顶部保温部件、底部保温部件和感应加热线圈；
4、所述侧保温部件包括由内至外依次嵌套的内保温层和外保温层，所述内保温层和外保温层均为两端开口的中空筒状结构，所述内保温层的中空腔内设置有坩埚；所述内保温层和外保温层之间具有间隙，所述间隙内设置有可移动的侧感应件；
5、所述外保温层的一端开口与顶部保温部件的底面边缘相接，另一端开口与底部保温部件的顶面边缘相接；
6、所述感应加热线圈环绕设置于侧保温部件、顶部保温部件和底部保温部件的外周。
7、本专利技术提供了一种热场结构，侧保温部件的内保温层和外保温层间隙中设置有侧感应件，由于感应加热线圈通电后产生感应磁场，使坩埚产生涡流，进而产生热量；侧感应件在感应磁场的作用下也会产生涡流，进而产生热量，而感应磁场产生的热量是固定的，因此侧感应件能够减少坩埚位置的热量，起到减小坩埚径向温度梯度的作用，其可移动的特性使得侧感应件可减小坩埚任意位置(如原料区和晶体生长区)的径向温度梯度，从而能够提高碳化硅的结晶质量和原料的利用率；此外，在内保温层和外保温层的间隙中设置侧感应件，内保温层对坩埚起保温作用和隔断侧感应件的热量辐射，若没有内保温层直接设置侧感应件，侧感应件在线圈感应磁场的作用下产生的热量会辐射到坩埚，起不到减小坩埚径向温度梯度的作用。
8、优选地，所述内保温层的厚度为0-60mm，且不为0，例如可以是1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm或55mm等。
9、优选地，所述外保温层的厚度为20-80mm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm或80mm等。
10、优选地，所述内保温层和外保温层同轴设置。
11、优选地，所述间隙的宽度为5-30mm，例如可以是5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、17mm、20mm、25mm或30mm等。
12、优选地，所述侧感应件包括感应发热环。
13、优选地，所述侧感应件的高度为20-80mm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm或80mm等。
14、优选地，所述侧感应件的厚度与坩埚的厚度的比为(0.1-2):1，例如可以是0.1:1、0.3:1、0.5:1、0.7:1、1:1、1.2:1、1.5:1或1.7:1等。
15、优选地，所述侧感应件连接有运动机构a，所述运动机构a用于带动侧感应件沿坩埚的轴线方向移动。
16、优选地，所述内保温层的一端开口与顶部保温部件的底面相接，另一端开口与底部保温部件的顶面相接；所述坩埚的底面与所述底部保温部件的顶面相接。
17、优选地，所述顶部保温部件的中心设有测温孔。
18、优选地，所述底部保温部件的顶面中心设置有凹槽，所述凹槽内设置有可移动的底部感应件。
19、本专利技术中，底部感应件与坩埚不在同一水平位置，其自身因感应加热可以产生热量，通过控制其与坩埚底部的距离可以控制坩埚底部温度，提升原料中心温度，从而起到了减小径向温度梯度和增加轴向温度梯度的作用。
20、优选地，所述凹槽的直径与坩埚的底面外径的比为(0.1-1):1，例如可以是0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。
21、优选地，所述凹槽的深度与底部保温部件的厚度的比值为(1/3-2/3):1，例如可以是0.34、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65或0.66等。
22、优选地，所述凹槽与所述坩埚的底面正对设置。
23、优选地，所述底部感应件包括感应发热环。
24、优选地，所述底部感应件的高度与坩埚的底部厚度的(0.25-3):1，例如可以是0.25:1、0.26:1、0.27:1、0.28:1、0.29:1或0.3:1等。
25、优选地，所述底部感应件的外径与坩埚的底面外径的比为(1/10-4/5):1，例如可以是0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1或0.8:1等。
26、优选地，所述底部感应件连接有运动机构b，所述运动机构b用于带动底部感应件沿坩埚的轴线方向移动。
27、第二方面，本专利技术提供了一种碳化硅生长装置，所述碳化硅生长装置包括第一方面所述的热场结构。
28、所述碳化硅生长装置在使用时加入籽晶，籽晶设置于热场结构中的坩埚的内腔顶部。
29、第三方面，本专利技术提供了一种碳化硅的生长方法，所述生长方法采用第二方面所述的碳化硅生长装置进行。
30、优选地，所述生长方法包括：将碳化硅原料放入坩埚中，并将籽晶设置于坩埚的内腔顶部，使碳化硅原料形成的料面低于籽晶的底面，得到装有碳化硅原料的碳化硅生长装置；调控运动机构a移动侧感应件并调控运动机构b移动底部感应件，进行碳化硅生长。
31、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热场结构，其特征在于，所述热场结构包括侧保温部件、顶部保温部件、底部保温部件和感应加热线圈；
2.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，所述内保温层的厚度为0-60mm，且不为0；
3.根据权利要求1或2所述的热场结构，其特征在于，所述间隙的宽度为5-30mm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的热场结构，其特征在于，所述内保温层的一端开口与顶部保温部件的底面相接，另一端开口与底部保温部件的顶面相接；所述坩埚的底面与所述底部保温部件的顶面相接；
5.根据权利要求4所述的热场结构，其特征在于，所述凹槽的直径与坩埚的底面外径的比为(0.1-1):1；
6.根据权利要求4或5所述的热场结构，其特征在于，所述底部感应件包括感应发热环；
7.一种碳化硅生长装置，其特征在于，所述碳化硅生长装置包括权利要求1-6任一项所述的热场结构。
8.一种碳化硅的生长方法，其特征在于，所述生长方法采用权利要求7所述的碳化硅生长装置进行。
9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第一速度为0.3-3mm/min；
...【技术特征摘要】
1.一种热场结构，其特征在于，所述热场结构包括侧保温部件、顶部保温部件、底部保温部件和感应加热线圈；
2.根据权利要求1所述的热场结构，其特征在于，所述内保温层的厚度为0-60mm，且不为0；
3.根据权利要求1或2所述的热场结构，其特征在于，所述间隙的宽度为5-30mm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的热场结构，其特征在于，所述内保温层的一端开口与顶部保温部件的底面相接，另一端开口与底部保温部件的顶面相接；所述坩埚的底面与所述底部保温部件的顶面相接；
5.根据权利要求4所述的热场结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永伟，王雪洁，袁振洲，刘欣宇，
申请(专利权)人：江苏超芯星半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。