【技术实现步骤摘要】
本申请涉及碳化硅晶体生长，尤其涉及一种pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉。
技术介绍
1、碳化硅作为一种优质的宽带隙半导体材料，具有优异的电、热性能，其宽带隙、高介电常数、高热导率、高饱和电子速度等特点使其成为制造高温、高压、高频的大功率电子器件的理想材料。
2、对于碳化硅晶体的生长，目前工业上一般使用中频感应加热或者电阻加热式的pvt(physical vapor transport，物理气相传输)法生长系统，其原理为：籽晶被固定在坩埚的顶部中心，碳化硅原料盛放在坩埚中，且位于籽晶下方，二者中间为生长腔。当坩埚侧壁被感应线圈加热后，坩埚温度升高，碳化硅原料在高温下升华成气相组分，此时，碳化硅原料处于高温区域，籽晶处于相对低温区域，在轴向温度梯度的驱动下，气相组分到达籽晶表面开始凝华生长。
3、但是专利技术人发现，现有技术中的碳化硅pvt法生长系统存在不足。在长晶初期阶段，籽晶被固定在温度较低的坩埚顶部中心，而此时坩埚边缘顶部温度较高，坩埚边缘顶部和坩埚顶部中心温度差值对应的径向温度梯度会诱导气相组分在坩埚顶部中心以籽晶为中心大量沉积，导致晶体生长界面为较大的凸界面，严重的会导致边缘籽晶被刻蚀，形成局部孔洞，诱导多晶形成导致长晶工艺失败；在长晶后期阶段，随着晶锭的长大长厚，其结晶潜热向外传导的速度越来越慢，晶锭本身的温度升高，同时随着原料的不断被消耗，坩埚内升华气氛的饱和度越来越低，会促使已长成的晶锭表面挥发，会形成碳颗粒，形成的碳颗粒发生沉积，会被重新包裹进入晶锭，会诱发锭晶出现微管、多型、开裂等严重缺
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，以解决现有技术中碳化硅晶体生长过程中，由于在长晶炉内没有进行温度调控，而影响结晶质量，甚至导致长晶工艺失败的问题。
2、为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
3、本申请提供一种pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，包括：
4、长晶炉本体，长晶炉本体内具有长晶空间，长晶空间用于放置坩埚；
5、冷却结构，冷却结构包括环形的冷却部，冷却部水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且冷却部能够与坩埚侧壁的顶部对应。
6、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却结构还包括进水管和出水管，冷却部为冷却水包，冷却水包呈环形，进水管和出水管竖直并排设置，进水管的第一端和出水管的第一端穿出长晶炉本体，进水管的第二端和出水管的第二端连接冷却水包；冷却水包水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且冷却水包能够与坩埚侧壁的顶部对应。
7、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：保温结构，保温结构设置于长晶炉本体内，且包裹长晶空间；冷却水包呈环形平板状，冷却水包的下表面与保温结构的顶部间设置有预设距离，预设距离为5～200mm。
8、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中进水管设置第一收缩段，第一收缩段的管径沿进水管的第一端至第二端的第一方向递减；出水管设置第一扩散段，第一扩散段的管径沿出水管的第二端至第一端的第二方向递增。
9、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却部为环形水冷管，环形水冷管的进水段和出水段水平并排设置，进水段和出水段穿出长晶炉本体的侧壁，环形水冷管水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且环形水冷管能够与坩埚侧壁的顶部对应。
10、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中进水段设置第二收缩段，第二收缩段的管径沿进水段长度方向的第三方向递减；出水段设置第二扩散段，第二扩散段的管径沿出水段长度方向的第四方向递增。
11、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：升降结构，升降结构部分设置于长晶炉本体内，升降结构与冷却部连接，驱动冷却部在长晶炉本体内靠近或远离长晶空间。
12、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中升降结构包括升降杆和驱动电机，驱动电机设置在长晶炉本体外侧，驱动电机的驱动端连接升降杆的第一端，升降杆的第二端连接冷却部，升降杆在驱动电机的驱动下带动冷却部在长晶炉本体内沿竖直方向往复运动，使冷却部靠近或远离长晶空间。
13、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却部与长晶空间之间设置有导热部件。
14、在一些实施例中，前述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：测温装置，测温装置设置于长晶炉本体内的长晶空间顶部。
15、通过上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点：
16、本专利技术提供的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其包括长晶炉本体和冷却结构，长晶炉本体内具有长晶空间，长晶空间用于放置坩埚；保温结构设置于长晶炉本体内，且包裹长晶空间；冷却结构包括环形的冷却部，冷却部水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且冷却部能够与坩埚侧壁的顶部对应。在碳化硅的pvt法长晶工艺中，碳化硅原料放置在坩埚底部，即长晶空间的底部，籽晶位于坩埚顶部中心，即长晶空间的上方，长晶炉本体受外侧加热器的作用升温，坩埚侧壁温度较高，而籽晶所处的长晶空间上方温度较低，故坩埚侧壁顶部的温度与籽晶所处位置的温度存在差值，即径向温度梯度，冷却部能够与坩埚侧壁的顶部对应，实现对坩埚侧壁顶部进行冷却，从而使径向温度梯度降低，避免了气相组分在坩埚顶部中心沉积。当晶锭长大长厚后，晶锭逐渐靠近坩埚侧壁顶部位置，通过与坩埚侧壁的顶部对应的冷却结构，实现对晶锭的本体进行降温，防止其发生挥发沉积以致导致长晶失败的情况出现。通过本专利技术的应用，现有技术中碳化硅晶体生长过程中，由于在长晶炉内没有进行温度调控，而影响结晶质量，甚至导致长晶工艺失败的问题。
17、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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1.一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求2或3所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求2或3所述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的pvt法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，翟虎，孙金梅，
申请(专利权)人：北京旭灿半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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