复合加热式碳化硅晶体生长炉制造技术

本申请涉及一种复合加热式碳化硅晶体生长炉，包括炉体以及置于所述炉体内腔的加热器组件和坩埚，所述坩埚位于所述加热器组件内，所述炉体与所述加热器组件之间设有保温层，所述加热器组件通过电极固定于所述炉体，所述坩埚上固定安装籽晶盘，所述籽晶盘的内侧粘附籽晶，所述坩埚内存放原料，所述加热器组件包括上电阻加热器和下电阻加热器，所述上电阻加热器位于所述下电阻加热器靠近所述炉体的顶板侧。本申请中利用上电阻加热器和下电阻加热器作为热源，增加了加热面积，加快了坩埚内硅料的融化速度，更容易在炉体内形成轴向的温度梯度，利用大尺寸晶体的成型。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体技术，具体涉及一种复合加热式碳化硅晶体生长炉。

技术介绍

1、碳化硅(sic)单晶材料具有宽带隙、高临界电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点,是重要的第三代半导体材料,适合用作功率/射频器件的衬底。现阶段工业化生长碳化硅晶体主要使用物理气相输运(physical vapor transport,pvt)法,它涉及多相、多组分、多种传热传质输运和磁电热流交互作用的复杂多物理场耦合问题。因此,pvt生长系统设计难度高,且晶体生长过程中的工艺参数测控较为困难,导致所生长的碳化硅晶体质量缺陷难以控制,晶体尺寸偏小,从而以sic为衬底的器件成本居高不下。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本申请提供一种复合加热式碳化硅晶体生长炉，该生长炉中利用上电阻加热器和下电阻加热器作为热源，增加了加热面积，加快了坩埚内硅料的融化速度，更容易在炉体内形成轴向的温度梯度，利用大尺寸晶体的成型。

2、本申请为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种复合加热式碳化硅晶体生长炉，包括炉体以及置于所述炉体内腔的加热器组件和坩埚，所述坩埚位于所述加热器组件内，所述炉体与所述加热器组件之间设有保温层，所述加热器组件通过电极固定于所述炉体，所述坩埚上固定安装籽晶盘，所述籽晶盘的内侧粘附籽晶，所述坩埚内存放原料，所述加热器组件包括上电阻加热器和下电阻加热器，所述上电阻加热器位于所述下电阻加热器靠近所述炉体的顶板侧。

4、可选地，所述上电阻加热器通过所述电极固定于所述炉体的顶板上，所述下电阻加热器通过所述电极固定于炉体的底板上，所述顶板上开设散热孔。

5、可选地，所述籽晶盘安装于所述坩埚的顶部，所述坩埚的底部固定安装底座，所述底座固定安装于底板上，所述底座内开设测温孔。

6、可选地，所述上电阻加热器的高度小于所述下电阻加热器的高度，所述上电阻加热器与所述下电阻加热器之间设有空隙。

7、可选地，所述上电阻加热器呈中空的圆柱体结构，所述上电阻加热器包括固定连接的侧壁和顶壁，所述侧壁上沿轴向开设方槽，所述顶壁上开设曲折的通道，且所述顶壁上开设第一安装孔。

8、可选地，所述上电阻加热器呈轴对称结构，所述方槽包括第一方槽和第二方槽，所述第一方槽从所述侧壁的上端连通于所述上电阻加热器的外侧，所述第二方槽从所述侧壁的下端连通于所述上电阻加热器的外侧，所述第一方槽与所述第二方槽相互间隔布置。

9、可选地，所述下电阻加热器呈中空的圆柱体结构，所述下电阻加热器沿轴向设有狭槽，所述下电阻加热器的下端径向向内延伸形成凸耳，所述凸耳上设有第二安装孔。

10、可选地，所述下电阻加热器呈轴对称结构，所述狭槽包括第一狭槽和所述第二狭槽，所述第一狭槽从所述下电阻加热器的上端连通于所述下电阻加热器的外侧，所述第二狭槽从所述下电阻加热器的下端连通于所述下电阻加热器的外侧，所述第一狭槽与所述第二狭槽相互间隔布置。

11、本申请的有益效果是：

12、(1)本申请中电阻加热器以电阻体作热源，并以热辐射为主要传热方法加热坩埚外壁，再通过坩埚导热来加热原料，加热器组件布置在坩埚的四周、顶部和底部以实现局部区域的温控，原料被加热后发生分解，所产品的sic气相组分在温度梯度的驱动下被输运至坩埚顶部的低温籽晶面再结晶从而形成大尺寸的晶体。

13、(2)本申请中采用上电阻加热器和下电阻加热器，可同时对炉底、炉顶和侧面进行加热，增加了加热面积，加快了坩埚内硅料的融化速度，同时通过调节上电阻加热器和下电阻加热器的功率，更容易在炉体内形成轴向的温度梯度，利用大尺寸晶体的成型。本申请的晶体生长炉结构简单，有效地避免了受热不均的现象，降低了电能的消耗，节约了产品的生产成本。

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【技术保护点】

1.一种复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：包括炉体(10)以及置于所述炉体(10)内腔的加热器组件和坩埚(40)，所述坩埚(40)位于所述加热器组件内，所述炉体(10)与所述加热器组件之间设有保温层(13)，所述加热器组件通过电极(14)固定于所述炉体(10)，所述坩埚(40)上固定安装籽晶盘(43)，所述籽晶盘(43)的内侧粘附籽晶(44)，所述坩埚(40)内存放原料(47)，所述加热器组件包括上电阻加热器(20)和下电阻加热器(30)，所述上电阻加热器(20)位于所述下电阻加热器(30)靠近所述炉体(10)的顶板(11)侧。

2.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)通过所述电极(14)固定于所述炉体(10)的顶板(11)上，所述下电阻加热器(30)通过所述电极(14)固定于炉体(10)的底板(12)上，所述顶板(11)上开设散热孔(16)。

3.根据权利要求2所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述籽晶盘(43)安装于所述坩埚(40)的顶部(41)，所述坩埚(40)的底部(42)固定安装底座(45)，所述底座(45)固定安装于底板(12)上，所述底座(45)内开设测温孔(46)。

4.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)的高度小于所述下电阻加热器(30)的高度，所述上电阻加热器(20)与所述下电阻加热器(30)之间设有空隙。

5.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)呈中空的圆柱体结构，所述上电阻加热器(20)包括固定连接的侧壁(21)和顶壁(22)，所述侧壁(21)上沿轴向开设方槽，所述顶壁(22)上开设曲折的通道(25)，且所述顶壁(22)上开设第一安装孔(26)。

6.根据权利要求5所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)呈轴对称结构，所述方槽包括第一方槽(23)和第二方槽(24)，所述第一方槽(23)从所述侧壁(21)的上端连通于所述上电阻加热器(20)的外侧，所述第二方槽(24)从所述侧壁(21)的下端连通于所述上电阻加热器(20)的外侧，所述第一方槽(23)与所述第二方槽(24)相互间隔布置。

7.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述下电阻加热器(30)呈中空的圆柱体结构，所述下电阻加热器(30)沿轴向设有狭槽，所述下电阻加热器(30)的下端径向向内延伸形成凸耳(33)，所述凸耳(33)上设有第二安装孔(34)。

8.根据权利要求7所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述下电阻加热器(30)呈轴对称结构，所述狭槽包括第一狭槽(31)和所述第二狭槽(32)，所述第一狭槽(31)从所述下电阻加热器(30)的上端连通于所述下电阻加热器(30)的外侧，所述第二狭槽(32)从所述下电阻加热器(30)的下端连通于所述下电阻加热器(30)的外侧，所述第一狭槽(31)与所述第二狭槽(32)相互间隔布置。

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【技术特征摘要】

1.一种复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：包括炉体(10)以及置于所述炉体(10)内腔的加热器组件和坩埚(40)，所述坩埚(40)位于所述加热器组件内，所述炉体(10)与所述加热器组件之间设有保温层(13)，所述加热器组件通过电极(14)固定于所述炉体(10)，所述坩埚(40)上固定安装籽晶盘(43)，所述籽晶盘(43)的内侧粘附籽晶(44)，所述坩埚(40)内存放原料(47)，所述加热器组件包括上电阻加热器(20)和下电阻加热器(30)，所述上电阻加热器(20)位于所述下电阻加热器(30)靠近所述炉体(10)的顶板(11)侧。

2.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)通过所述电极(14)固定于所述炉体(10)的顶板(11)上，所述下电阻加热器(30)通过所述电极(14)固定于炉体(10)的底板(12)上，所述顶板(11)上开设散热孔(16)。

3.根据权利要求2所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述籽晶盘(43)安装于所述坩埚(40)的顶部(41)，所述坩埚(40)的底部(42)固定安装底座(45)，所述底座(45)固定安装于底板(12)上，所述底座(45)内开设测温孔(46)。

4.根据权利要求1所述的复合加热式碳化硅晶体生长炉，其特征在于：所述上电阻加热器(20)的高度小于所述下电阻加热器(30)的高度，所述上电阻加热器(20)与所述下电阻加热器(30)之间设有空隙。

5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓丽，
申请(专利权)人：美尔森先进石墨昆山有限公司，
类型：新型
国别省市：