[发明专利]碳化硅晶体生长热场旋转装置

说明书

本发明提供了一种碳化硅晶体生长热场旋转装置，涉及碳化硅晶体制作设备技术领域，包括基座、供气管组件、坩埚、加热保温旋转组件以及感应线圈，供气管组件的上部贯穿坩埚的底部设置，供气管组件内部设有用于向坩埚中通入工艺气体的供气孔。本发明提供的碳化硅晶体生长热场旋转装置，改变了传统的通过旋转坩埚来提高晶体对称性的方式，利用贯穿坩埚底面且和坩埚固接的供气管组件对坩埚进行固定支撑，通过设置于坩埚外周的加热保温旋转组件的旋转，实现提高晶体的对称性的作用，由于坩埚处于静止状态，使对坩埚通入气体的结构设置更为简单，同时还避免了坩埚旋转带来的内部气体对流对晶体生长造成扰动，有利于保证晶体质量。

技术领域

本发明属于碳化硅晶体制作设备技术领域，更具体地说，是涉及一种碳化硅晶体生长热场旋转装置。

背景技术

作为第三代半导体材料，碳化硅具有宽带隙、高击穿电场、高热导率等特点，适用于高频功率器件、大功率器件、高温器件以及高档光电子器件。单晶生长是指原料在高温高压下溶解在溶剂中，由于温差对流，溶液在籽晶部位达到过饱和而使籽晶生长。

碳化硅单晶生长方法中PVT法是目前应用最成熟最普遍的方法。PVT生长方法是将原料放置坩埚底部，籽晶放置在原料的上方，在2200℃以上的高温和低压环境下把原料升华，再根据原料和籽晶的温度梯度，在籽晶上凝华成单晶的过程方法。PVT法生长碳化硅单晶时，一般采用感应加热的方法，感应加热时，容易出现因保温不对称造成的晶体外形不对称的问题，影响了晶体质量，降低了晶体的利用率。现有采用坩埚旋转或热场和坩埚一起旋转的方法虽然能改善晶体的对称性，但存在坩埚旋转影响坩埚内的气体对流进而影响晶体质量和工艺的重现性，同时向旋转的坩埚内通入工艺气体存在密封结构复杂的问题，而复杂的密封结构会对系统的可靠性和稳定性造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅晶体生长热场旋转装置，以解决现有技术中存在的晶体对称性问题以及向旋转坩埚中通入气体所需的密封结构过于复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种碳化硅晶体生长热场旋转装置，包括基座、贯穿基座且与基座固接的供气管组件、固设于供气管组件上部且用于容纳原料的坩埚、设置于坩埚外周且与坩埚转动配合的加热保温旋转组件以及套设于加热保温旋转组件外周且与加热保温旋转组件间隔设置的感应线圈，供气管组件的上部贯穿坩埚的底部设置，供气管组件内部设有用于向坩埚中通入工艺气体的供气孔。

作为进一步的优化，加热保温旋转组件包括设置于坩埚外周且开口向上的加热桶、固设于加热桶外周的保温桶以及固设于保温桶下方外周且用于驱动保温桶转动的旋转驱动组件，加热桶和坩埚之间设有间隙。

作为进一步的优化，保温桶包括与加热桶固接且开口向上的桶体以及设于桶体上方的盖体。

作为进一步的优化，盖体上还设有用于使红外测温仪发出的红外线穿入并测温的贯通孔。

作为进一步的优化，坩埚包括与供气管组件固接的埚体以及设置于埚体顶部的坩埚盖。

作为进一步的优化，供气管组件包括贯穿加热保温旋转组件设置且顶面与坩埚的底面固接的第一管体以及贯穿埚体底部设置的第二管体。

作为进一步的优化，第一管体的外径大于第二管体的外径，第一管体的内径等于第二管体的内径。

作为进一步的优化，旋转驱动组件包括设置于保温层下方的支撑筒、固设于支撑筒内壁上的内齿轮与内齿轮啮合的驱动齿轮以及输出轴与驱动齿轮相连的驱动电机，内齿轮的下端面与基座之间还设有推力轴承。

作为进一步的优化，坩埚为石墨材质构件。