本發(fā)明涉及碳化硅晶體制備，具體為一種碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、碳化硅晶體是一種重要的半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)具有多種形態(tài)，主要分為六方或菱面體的α-sic和立方體的β-sic兩大類，它具有一系列優(yōu)良的特性，比如高硬度、高熱導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性等，碳化硅在電子、電力、光電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在電子領(lǐng)域，可用于制作高溫、高頻、大功率的電子器件；在電力領(lǐng)域，可應(yīng)用于制造電力電子器件，提高電能轉(zhuǎn)換效率和可靠性；在光電領(lǐng)域，對(duì)其特性的開發(fā)利用也在不斷深入，一般通過(guò)物理氣相傳輸法(pvt)、高溫化學(xué)氣相沉積法(htcvd)或液相法等技術(shù)配合碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備來(lái)制備高質(zhì)量的sic單晶材料。

2、碳化硅晶體制備過(guò)程中，依靠碳化硅粉料的自然生長(zhǎng)，整體周期過(guò)長(zhǎng)，且在生長(zhǎng)過(guò)程中，由于籽晶邊緣區(qū)域的過(guò)飽和度影響，碳化硅粉料易在籽晶表面形成碳包裹，進(jìn)而造成多晶核的情況，從而導(dǎo)致碳化硅晶體的制備品質(zhì)和效率降低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，包括機(jī)架，機(jī)架起到支撐和固定整個(gè)設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作用，所述機(jī)架的頂部固定安裝有碳化硅晶體生長(zhǎng)爐，碳化硅晶體生長(zhǎng)爐提供晶體生長(zhǎng)所需的環(huán)境和條件，所述碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的表面鉸接有爐門，所述碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部安裝有提拉器，提拉器起到提拉作用，控制晶體成品的取出，所述提拉器的一側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)器，旋轉(zhuǎn)器使相關(guān)部件旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)器的輸出端延伸至碳化硅晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)部，且與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部?jī)?nèi)壁相適配，所述碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)部設(shè)置有電加熱器，電加熱器提供熱量，維持生長(zhǎng)所需溫度，所述電加熱器位于旋轉(zhuǎn)器的下方，且所述電加熱器的頂部安裝有坩堝取出板，坩堝取出板方便坩堝的取出操作，所述坩堝取出板的頂部放置有生長(zhǎng)坩堝，生長(zhǎng)坩堝容納碳化硅原料進(jìn)行晶體生長(zhǎng)；

2、其中，所述生長(zhǎng)坩堝包括坩堝鍋體，所述坩堝鍋體的底面與坩堝取出板頂部相接觸，且所述坩堝鍋體呈錐筒狀，所述坩堝鍋體的外緣表面與旋轉(zhuǎn)器的輸出端相連接，所述坩堝鍋體的頂部可拆卸式安裝有坩堝蓋，坩堝鍋體和坩堝蓋構(gòu)成坩堝結(jié)構(gòu)，所述坩堝鍋體的外緣表面上開設(shè)有氣體流通槽，氣體流通槽用于微氣流的流通，所述坩堝鍋體的內(nèi)腔中容置有碳化硅粉料，所述碳化硅粉料用于受熱后升華形成氣相組分，所述坩堝鍋體的內(nèi)緣表面可拆卸式安裝有承載架，承載架起到承載相關(guān)部件的作用，所述承載架的底面安裝有導(dǎo)流板，導(dǎo)流板用于引導(dǎo)微氣流及碳化硅粉料受熱后升華形成氣相組分的流動(dòng)方向，所述承載架的內(nèi)緣表面安裝有籽晶托架，籽晶托架用于支撐和固定籽晶，所述籽晶托架的軸心位置容置盛托有籽晶，所述籽晶用于供碳化硅粉料升華后的氣相組分凝結(jié)形成碳化硅晶體。

3、優(yōu)選的，所述提拉器包括有立架，立架起到支撐其他相關(guān)部件的作用，所述立架的底面與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部相固定，所述立架的頂部固定安裝有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)提供升降動(dòng)作的動(dòng)力，所述伺服電機(jī)的輸出軸貫穿立架的頂部，且與立架的內(nèi)壁相轉(zhuǎn)動(dòng)，所述伺服電機(jī)的輸出軸端部固定連接有絲桿，絲桿與伺服電機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作的傳動(dòng)，所述絲桿的底部與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部相轉(zhuǎn)動(dòng)，所述絲桿的外緣表面螺紋傳動(dòng)有升降板，升降板用于在絲桿作用下進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，所述升降板靠近立架的一側(cè)表面與立架的表面相滑動(dòng)，所述立架的外緣表面上固定安裝有限位滑桿，所述限位滑桿的底部與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部相固定，所述升降板遠(yuǎn)離立架的一端內(nèi)壁與限位滑桿的外緣表面相滑動(dòng)。

4、優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)器包括有電機(jī)，電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，所述電機(jī)的底面與升降板遠(yuǎn)離立架的一端頂部相固定，所述電機(jī)的輸出軸貫穿升降板且與升降板的內(nèi)壁相轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)的輸出軸端部固定連接有轉(zhuǎn)桿，轉(zhuǎn)桿傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)桿的底端延伸至碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)部，且所述轉(zhuǎn)桿的外緣表面與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的頂部?jī)?nèi)壁相適配滑動(dòng)，所述轉(zhuǎn)桿的底部安裝有坩堝提拉架，坩堝提拉架用于提拉和固定坩堝。

5、優(yōu)選的，所述坩堝提拉架包括有橫板，所述橫板的頂部與轉(zhuǎn)桿的底部相固定，所述橫板的外側(cè)表面固定安裝有提拉板，且所述提拉板關(guān)于橫板的中心線對(duì)稱設(shè)置，所述提拉板的內(nèi)側(cè)表面底端固定安裝有弧抓板，橫板、提拉板和弧抓板共同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝的穩(wěn)定抓取和操作，所述弧抓板的內(nèi)緣表面上固定安裝有咬合墊塊，所述咬合墊塊的內(nèi)側(cè)表面傾斜設(shè)置，且所述咬合墊塊的內(nèi)側(cè)表面開設(shè)有弧槽，咬合墊塊和弧槽確保抓取的牢固和契合。

6、優(yōu)選的，所述承載架包括有外環(huán)板，所述外環(huán)板的外緣表面與坩堝鍋體的內(nèi)緣表面相適配滑動(dòng)，所述外環(huán)板的外緣表面上開設(shè)有疏導(dǎo)槽，疏導(dǎo)槽用于引導(dǎo)微氣流的流動(dòng)，所述疏導(dǎo)槽和氣體流通槽均設(shè)置有若干個(gè)，且所述疏導(dǎo)槽與氣體流通槽相對(duì)應(yīng)設(shè)置。

7、優(yōu)選的，所述坩堝鍋體的內(nèi)緣表面上固定安裝有支撐塊，所述支撐塊設(shè)置在外環(huán)板的下方，且所述支撐塊的頂部開設(shè)有定位插槽，所述外環(huán)板的底面固定安裝有插桿，所述插桿的外緣表面與定位插槽的內(nèi)壁相適配插接，支撐塊、定位插槽和插桿共同配合起到支撐和定位的作用。

8、優(yōu)選的，所述籽晶托架包括有撐板，所述撐板的底端與外環(huán)板的內(nèi)緣表面相固定，所述撐板遠(yuǎn)離外環(huán)板的一端固定連接有籽晶撐塊，所述撐板等間距設(shè)置，且相鄰所述撐板之間固定連接有連接板，所述籽晶撐塊的底面固定連接有承托墊環(huán)，所述籽晶撐塊和承托墊環(huán)用于承托籽晶，籽晶撐塊、撐板和承托墊環(huán)用于保證籽晶的穩(wěn)定放置和良好生長(zhǎng)條件。

9、優(yōu)選的，所述導(dǎo)流板包括有導(dǎo)流斜板，所述導(dǎo)流斜板的頂部與外環(huán)板的底面相固定，所述導(dǎo)流斜板設(shè)置有若干個(gè)，相鄰所述導(dǎo)流斜板之間固定安裝有固定插板，所述導(dǎo)流斜板靠近坩堝鍋體內(nèi)緣表面的一側(cè)開設(shè)有通槽，所述導(dǎo)流斜板的頂部開設(shè)有調(diào)流槽，且所述調(diào)流槽傾斜設(shè)置，調(diào)流槽和通槽配合，對(duì)氣流進(jìn)行改向。

10、優(yōu)選的，所述電加熱器包括有電加熱元件，所述電加熱元件的底面與機(jī)架的頂部相固定，所述電加熱元件的輸出端延伸至碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)部且固定連接有保溫桶，所述保溫桶的底面與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)腔底面相固定，所述保溫桶位于生長(zhǎng)坩堝的下方且與生長(zhǎng)坩堝處在同一軸線上，所述保溫桶的內(nèi)部設(shè)置有電加熱線圈，且保溫桶內(nèi)部的電加熱線圈與電加熱元件的輸出端電性連接。

11、優(yōu)選的，所述坩堝取出板包括有支撐板，所述支撐板的外緣表面與碳化硅晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)緣表面相滑動(dòng)，所述支撐板的底面與保溫桶的頂部相滑動(dòng)，所述支撐板的表面上固定安裝有拉柄，所述支撐板的頂部固定安裝有坩堝墊座，且所述坩堝墊座位于生長(zhǎng)坩堝的下方，坩堝墊座采用耐高溫材料支撐，起到保護(hù)作用。

12、本發(fā)明提供了一種碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備。具備以下有益效果：

13、一、該碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)生長(zhǎng)坩堝盛放碳化硅粉料和籽晶，并利用提拉器使生長(zhǎng)坩堝落入電加熱器中，對(duì)生長(zhǎng)坩堝進(jìn)行加熱，再配合旋轉(zhuǎn)器的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)生長(zhǎng)坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)，并配合熱效應(yīng)和空氣的流動(dòng)效果，加速碳化硅粉料升華形成氣相組分并在籽晶上凝結(jié)，共同形成晶塊，且通過(guò)加快碳化硅晶體的生長(zhǎng)制備，從而避免碳化硅粉料在籽晶表面形成碳包裹，造成多晶核的情況，進(jìn)而提高碳化硅晶體的制備品質(zhì)和效率。

14、二、該碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)電加熱元件產(chǎn)生熱量提高保溫桶溫度并進(jìn)行保溫，再利用伺服電機(jī)和絲桿配合使升降板下降，并使電機(jī)和轉(zhuǎn)桿下降，由坩堝提拉架咬合提拉生長(zhǎng)坩堝，將生長(zhǎng)坩堝送入保溫桶中，以提高生長(zhǎng)坩堝的溫度，輔助進(jìn)行碳化硅晶體的生長(zhǎng)，利用電機(jī)和轉(zhuǎn)桿作用使坩堝提拉架和坩堝鍋體轉(zhuǎn)動(dòng)，由氣體流通槽將轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的微氣流導(dǎo)送入坩堝鍋體中，配合承載架和導(dǎo)流板對(duì)氣流進(jìn)行變向，從而加速升華后的碳化硅粉料氣相組分在坩堝鍋體中流動(dòng)逸散，以便在籽晶上凝結(jié)，實(shí)現(xiàn)碳化硅晶體的高效高品質(zhì)的生長(zhǎng)制備。

15、三、該碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)疏導(dǎo)槽與氣體流通槽的對(duì)應(yīng)設(shè)置，使氣體流通槽導(dǎo)入的微氣流經(jīng)由疏導(dǎo)槽變向，使其吹向坩堝鍋體內(nèi)部的碳化硅粉料，并且由于導(dǎo)流斜板在疏導(dǎo)槽的下方，使得氣流在導(dǎo)流斜板處分散，一部分吹向碳化硅粉料，一部分經(jīng)由通槽配合調(diào)流槽導(dǎo)送吹向籽晶托架上承載的籽晶，從而加速坩堝鍋體內(nèi)部碳化硅粉料氣相組分的快速流動(dòng)及碳化硅晶體的生長(zhǎng)。

16、四、該碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)籽晶撐塊和承托墊環(huán)對(duì)籽晶進(jìn)行承托，并將籽晶限制在坩堝鍋體的中心區(qū)域，以便在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，維持籽晶與生長(zhǎng)界面附近的溫度階梯，避免籽晶上不同區(qū)域溫度不同而出現(xiàn)多晶核的情況，并且利用撐板及連接板的承托與連接，留出坩堝鍋體內(nèi)部碳化硅粉料氣相組分的流動(dòng)空間，從而便于碳化硅粉料氣相組分與籽晶的接觸，以提高接觸面積，確保碳化硅晶體的生長(zhǎng)體量。

17、五、該碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)支撐板和坩堝墊座配合，可對(duì)生長(zhǎng)坩堝進(jìn)行承托，利用提拉器對(duì)電機(jī)的提拉作用，使轉(zhuǎn)桿和坩堝提拉架在碳化硅晶體生長(zhǎng)爐上升降，配合轉(zhuǎn)桿受力提升帶動(dòng)橫板和提拉板上升，使得弧抓板和咬合墊塊與生長(zhǎng)坩堝表面貼合，可對(duì)生長(zhǎng)坩堝進(jìn)行提拉，使生長(zhǎng)坩堝脫離坩堝墊座，以使得生長(zhǎng)坩堝在坩堝取出板抽出后進(jìn)入保溫桶中對(duì)其進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)碳化硅晶體的生長(zhǎng)，同時(shí)利用弧槽的設(shè)置，能有效保證咬合墊塊與生長(zhǎng)坩堝間的摩擦力，進(jìn)而提高生長(zhǎng)坩堝在保溫桶中旋轉(zhuǎn)進(jìn)行碳化硅晶體生長(zhǎng)制備時(shí)的穩(wěn)定性。