一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及碳化硅制備裝置領域，具體涉及一種用于制備碳化硅晶體的加熱
目.0
【背景技術】
[0002]在SiC晶體制備領域中，最為成熟的生長方法是物理氣相傳輸法(PVT)。晶體在具有一定軸向和徑向溫度梯度的熱場內生長，這會在晶體內部造成極大的殘余熱應力。由于SiC晶體硬度極大，材料本身釋放應力能力小，所以生長出的晶體會在自身應力作用下碎裂，特別在生長直徑4英寸以上晶體時，晶體在冷卻或后續加工過程碎裂幾率較高。具體來看，晶體生長環境中，僅環繞坩禍進行加熱，沿坩禍外壁保溫較好，晶體上方保溫幅度弱于坩禍外壁。因此，沿徑向熱場頂部(晶體生長)晶體中心溫度低于邊緣溫度，沿軸向晶體頂部溫度低于晶體下方溫度，建立起晶體沿軸向溫度梯度和徑向溫度梯度。
[0003]現有技術中利用PVT法生長SiC晶體多采用電磁感應加熱，通過感應線圈對熱場石墨組件作用而發熱，熱場內溫度梯度在晶體生長過程中接近恒定。傳統工藝中可以通過在晶體生長過程中調整熱場與線圈的相對位置來達到調節晶體內溫度梯度的目的，但在保溫條件和熱場組件相對位置固定的情況下，晶體內溫度梯度受調節余地很小，不具有大幅度降低晶體內殘余熱應力的效果。
【發明內容】
[0004]本實用新型旨在針對現有技術的技術缺陷，提供一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，以解決現有技術中因難以降低晶體內殘余熱應力而導致的晶體碎裂的技術問題。
[0005]為實現以上技術目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍，主加熱器，保溫層，其中主加熱器位于坩禍外周、包圍住坩禍的側面和底面，保溫層位于主加熱器外周，其特征在于還包括頂部加熱器，所述頂部加熱器位于坩禍上方。
[0007]優選的，所述頂部加熱器不與坩禍，主加熱器或保溫層相接觸，而是采用輻射加熱。
[0008]優選的，所述頂部加熱器與坩禍的距離不超過30cm。
[0009]優選的，所述頂部加熱器有一個；在此基礎上還可以進行以下優選:所述頂部加熱器以坩禍的軸線呈圓周對稱。
[0010]優選的，所述頂部加熱器可沿坩禍軸線方向移動；在此基礎上還可以進行一下優選:所述移動的速度為O?lmm/hr。
[0011]本實用新型技術方案在坩禍上方增設頂部加熱器。晶體退火過程中，設定適宜的頂部加熱器加熱功率，使得沿徑向晶體的中心溫度與晶體邊緣溫度差減小，甚至使中心溫度等于邊緣溫度、或高于邊緣溫度，其結果是晶體內徑向溫度梯度與晶體生長過程相比大幅度縮小或翻轉。頂部加熱器在適宜功率下，沿軸向晶體頂部溫度與晶體下方溫度差減小，甚至使晶體頂部溫度等于晶體下方溫度或高于晶體下方溫度，其結果是晶體內軸向溫度梯度與晶體生長過程相比大幅度縮小或翻轉。晶體內軸向和徑向溫度梯度的降低，使晶體冷卻后晶體內部的殘余熱應力大幅度降低，晶體不會因內應力過高而碎裂。
[0012]利用本實用新型裝置可通過頂部加熱器主動調節晶體上方溫度，使晶體內呈現所需要的溫度分布，有效克服了現有技術中難以降低晶體內殘余熱應力而導致的晶體碎裂的技術問題。
【附圖說明】
[0013]圖1是現有技術中用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的剖面結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型用于制備碳化硅晶體的加熱裝置的剖面結構示意圖；
[0015]圖中:
[0016]1、坩禍2、主加熱器3、保溫層 4、碳化硅原料
[0017]5、碳化硅晶體6、感應線圈7、頂部加熱器
【具體實施方式】
[0018]以下將對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述。為了避免過多不必要的細節，在以下實施例中對屬于公知的結構或功能將不進行詳細描述。除有定義外，以下實施例中所用的技術和科學術語具有與本實用新型所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。
[0019]實施例1
[0020]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0021 ] 在以上技術方案中，所述頂部加熱器7不與坩禍I，主加熱器2或保溫層3相接觸，而是采用輻射加熱，所述頂部加熱器7與坩禍I的距離為15cm。所述頂部加熱器7有2個，二者以坩禍的軸線呈軸對稱。
[0022]實施例2
[0023]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0024]在以上技術方案中，所述頂部加熱器7不與坩禍I，主加熱器2或保溫層3相接觸，而是采用輻射加熱，所述頂部加熱器7與坩禍I的距離為30cm。所述頂部加熱器7有I個，
[0025]實施例3
[0026]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0027]在以上技術方案中，所述頂部加熱器7與坩禍I上表面相接觸。所述頂部加熱器7有I個。
[0028]實施例4
[0029]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。
[0030]在以上技術方案中，所述頂部加熱器7位置可自由調整。
[0031]實施例5
[0032]一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍1，主加熱器2，保溫層3，其中主加熱器2位于坩禍I外周、包圍住坩禍I的側面和底面，保溫層3位于主加熱器2外周，其特征在于還包括頂部加熱器7，所述頂部加熱器7位于坩禍I上方。所述頂部加熱器可沿坩禍軸線方向移動，當裝置運行時設置其移動速度為lmm/h。
[0033]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型。凡在本實用新型的申請范圍內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，包括坩禍(I)，主加熱器(2)，保溫層(3)，其中主加熱器(2)位于坩禍(I)外周、包圍住坩禍(I)的側面和底面，保溫層(3)位于主加熱器(2)外周，其特征在于還包括頂部加熱器(7)，所述頂部加熱器(7)位于坩禍(I)上方。
2.根據權利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)不與坩禍(I)，主加熱器(2)或保溫層(3)相接觸。
3.根據權利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)與坩禍(I)的距離不超過30cm。
4.根據權利要求1所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(X)數量為一個。
5.根據權利要求4所述的一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，其特征在于所述頂部加熱器(7)以坩禍的軸線呈圓周對稱。
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于制備碳化硅晶體的加熱裝置，該裝置在坩堝上方增設頂部加熱器，晶體退火過程中，通過設定適宜的頂部加熱器加熱功率使得晶體內徑向和軸線溫度梯度與晶體生長過程相比大幅度縮小或翻轉，進而使得冷卻后晶體內部的殘余熱應力大幅度降低，晶體不會因內應力過高而碎裂。利用本實用新型裝置可通過頂部加熱器主動調節晶體上方溫度，使晶體內呈現所需要的溫度分布，有效克服了現有技術中難以降低晶體內殘余熱應力而導致的晶體碎裂的技術問題。
【IPC分類】C30B23-00, C30B29-36
【公開號】CN204417642
【申請號】CN201420784502
【發明人】高宇, 巴音圖, 鄧樹軍, 趙梅玉, 陶瑩
【申請人】河北同光晶體有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年12月11日