一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置及利用该装置生长SiC单晶的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106906515A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201710262860.6(22)申请日2017.04.20(71)申请人山东大学地址250199山东省济南市历城区山大南路27号(72)发明人胡小波杨祥龙彭燕陈秀芳徐现刚(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人张宏松(51)Int.Cl.C30B23/00(2006.01)C30B29/36(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置及利用该装置生长SiC单晶的方法(57)摘要本发明涉及一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置及利用该装置生长SiC单晶的方法，该装置包括设置在炉架上的加热炉，在炉架上方位于加热炉的一侧设置有支撑架，支撑架滑动连接有载重架，所述的载重架包括线圈固定架和载重架臂，所述线圈固定架包括圆环固定架，圆环固定架上设置有线圈支架，圆环固定架与载重架臂固定连接，在线圈支架上设置有感应线圈，圆环固定架、线圈支架及感应线圈套设在加热炉外围，感应线圈电连接中频变压器。进行晶体生长时，感应线圈沿轴向上下平稳移动，使温度场与生长界面同步移动，解决了现有SiC单晶生长过程中前沿温度逐渐升高和径向温度逐渐加大的问题，避免SiC单晶生长过程中生长温度变化导致的多型相变的发生。CN106906515ACN106906515A权利要求书1/1页1.一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，包括设置在炉架上的加热炉，加热炉内设置有生长腔，其特征在于，在炉架上方位于加热炉的一侧设置有支撑架，支撑架滑动连接有载重架，所述的载重架包括线圈固定架和载重架臂，所述线圈固定架包括圆环固定架，圆环固定架上设置有线圈支架，圆环固定架与载重架臂固定连接，在线圈支架上设置有感应线圈，圆环固定架、线圈支架及感应线圈套设在加热炉外围，感应线圈电连接中频变压器。2.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的载重架臂的端头部固定连接有滑块，支撑架上设置有导轨，滑块嵌设在导轨内，载重架臂为横T字形，载重架臂上设置有螺纹孔，螺纹孔内设置有丝杠，丝杠由平移电机驱动转动。3.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的线圈固定架为向上延伸的竖杆，竖杆为4个，呈圆形均匀对称固定在圆环固定架上，感应线圈套设在4个竖杆外侧。4.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的平移电机通过电机固定架固定在支撑架上，所述的平移电机为步进电机，功率为400-500w，最大电流为6.0A，步进电机的步进速度0.1°～10°/步，连续可调。5.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，感应线圈内侧与石英腔体外壁之间的间距为0.1-5mm；优选的，感应线圈内侧与石英腔体外壁之间的间隙为0.2-2mm。6.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的感应线圈主体为螺旋形，感应线圈的两个电极端连接转接头，转接头通过导电软线管与变压器连接。7.根据权利要求1所述的能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置，其特征在于，所述的丝杠、支撑架、线圈支架均与生长腔的中心线平行，载重架臂与支撑架垂直，感应线圈的中心与生长腔的中心重合。8.一种利用权利要求1所述的SiC单晶生长装置进行生长高质量SiC单晶的方法，包括步骤如下：(1)对生长腔抽真空，使真空度达到10-5Pa～10-2Pa；(2)启动变压器，感应线圈对SiC单晶生长装置加热，使坩埚内温度达到2273K～2773K，调节晶体生长压力为30-50mbar，进行生长晶体，晶体生长过程中充入惰性气体，(3)晶体开始生长3-6h后，启动平移电机，使感应线圈以0.1-0.3mm/h的速度向下移动，移动过程中，感应线圈的中心线与生长腔的中心线保持重合；(4)晶体生长结束后，关闭平移电机，逐渐降温至室温，得到高质量SiC单晶。9.根据权利要求8所述的生长高质量SiC单晶的方法，其特征在于，步骤(3)晶体开始生长5h后，启动平移电机，使感应线圈以0.2mm/h的速度向下移动。2CN106906515A说明书1/5页一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置及利用该装置生长SiC单晶的方法技术领域[0001]本发明涉及一种能实现温度场实时调整的SiC单晶生长装置及利用该装置生长SiC单晶的方法，属于晶体生长设备技术领域。背景技术[0002]SiC晶体与诸多其他半导体单晶材料相比，其具有硬度高(仅次于金刚石)、热导率高(4.9W/cm·K)、热