[实用新型]一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置

说明书

本实用新型公开了一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，包括腔体、石墨坩埚、石墨盖、石墨软毡保温层、感应线圈，石墨盖内粘合有籽晶片，石墨软毡保温层包覆石墨坩埚，感应线圈围绕石墨软毡保温层设置，石墨坩埚固定放置在底部支柱上，所述石墨软毡保温层与感应线圈之间套设有一石英筒，所述腔体中心上方架设有红外线高温计，石墨盖顶部的石墨软毡保温层中心对应红外线高温计开设有测量孔，所述石墨软毡保温层顶部中心两侧对称开设有安装口，安装口分别装载有从腔体上方伸入的热电偶。本实用新型以红外线高温计测量实际生长温度，外加装两只热电偶辅助监测温度，有效避免温度控制异常发生，精密控制生长装置的温度，生长高质量的晶体。

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备制造技术领域，具体为一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置。

背景技术

碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。

目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。

目前测量温度方式是使用红外线高温计，但是在生长单晶晶体过程中可能因为观测镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素而影响温度的测量，造成实际温度与测量温度有误差，导致温度控制异常而最终影响到晶体品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，包括腔体和设于腔体内的石墨坩埚、石墨盖、石墨软毡保温层、感应线圈，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述感应线圈围绕所述石墨软毡保温层设置，所述石墨坩埚固定放置在底部支柱上，所述石墨软毡保温层与感应线圈之间套设有一石英筒，所述腔体中心上方架设有红外线高温计，所述石墨盖顶部的石墨软毡保温层中心对应所述红外线高温计开设有测量孔，所述石墨软毡保温层顶部中心两侧对称开设有安装口，所述安装口分别装载有从腔体上方伸入的热电偶。

优选的，所述石墨坩埚和石墨盖的厚度为5-20mm。

优选的，所述石墨坩埚内放置有纯度5N-6N的碳化硅粉末。

优选的，所述安装口的直径为5-10mm，深度为所述石墨软毡保温层的一半厚度。

优选的，所述两只热电偶的距离为石墨坩埚直径的1/2-4/5，所述热电偶包覆有陶瓷保护外壳。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型以红外线高温计测量实际生长温度，为了避免生长单晶晶体过程中可能因为观测镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素影响温度测量的准确性，另外加装两只热电偶辅助监测温度，当发现红外线高温计测量温度变化与热电偶测量温度变化不一致时，藉由控制软件从计算红外线高温计温度的变化量切换成计算热电偶温度的变化量，再通过PID去计算出控制功率的增减幅度，以避免测量问题造成温度控制异常发生，进而影响晶体质量。

2、本实用新型精密控制生长装置的温度，实际温度能够控制在设定温度偏差小于±1℃之内，可以由两只热电偶测量的温度去观察到径向温度梯度的对称性情况，并可藉此结果调整优化生长装置，来生长更高质量的晶体。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；