一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，屬于晶體生長爐技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化娃晶體、氣化招晶體具有禁帶寬、導(dǎo)熱率尚、擊穿電場尚等性能，適合制備耐高壓、高頻、高溫的微電子器件，廣泛應(yīng)用于照明、航空航天、雷達探測等領(lǐng)域。物理氣相傳輸(PVT)法是生長碳化硅晶體、氮化鋁晶體的主要方法，通過射頻感應(yīng)石墨坩禍為生長爐提供熱源。目前，為降低晶體內(nèi)部的微管、位錯等缺陷，提高晶體質(zhì)量，優(yōu)化生長爐溫場、降低生長爐的溫度梯度是目前工藝改進的主要方向。
[0003]傳統(tǒng)生長爐優(yōu)化方案重點改善生長爐結(jié)構(gòu)及操作工藝，忽略了線圈繞生長爐纏繞方式及其固定方式對溫度場均勻性的影響，對這一影響的認識仍處于生產(chǎn)經(jīng)驗階段，對提高石墨坩禍內(nèi)溫度梯度分布均勻性受到一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，包括晶體生長爐，所述晶體生長爐包括射頻電源、接觸電極、線圈、保溫層和石墨坩禍；所述線圈以水平軸對稱方式均勻布置在所述保溫層外側(cè)。
[0007]優(yōu)選的，所述線圈的數(shù)量為單根，所述單根線圈以弓字型方式纏繞在保溫層外側(cè)。
[0008]優(yōu)選的，所述線圈的數(shù)量為兩根，所述兩根線圈分別以弓字型方式纏繞并對稱設(shè)置在保溫層的外側(cè)。
[0009]優(yōu)選的，所述晶體生長爐還包括旋轉(zhuǎn)裝置，所述線圈設(shè)置在旋轉(zhuǎn)裝置上，所述旋轉(zhuǎn)裝置帶動線圈轉(zhuǎn)動。
[0010]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括依次連接的托盤、支架及動力輸出機構(gòu)，所述線圈設(shè)置在托盤上。
[0011]優(yōu)選的，所述動力輸出機構(gòu)為電機。
[0012]優(yōu)選的，所述接觸電極與線圈接觸式連接。此設(shè)計的好處在于，電極與線圈活動接觸，方便線圈繞保溫層旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對生長爐的均勻加熱。
[0013]優(yōu)選的，所述晶體生長爐還包括升降機構(gòu)，所述升降機構(gòu)與托盤底部連接，所述升降機構(gòu)推動托盤實現(xiàn)線圈整體上下移動。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]1.本發(fā)明通過改變線圈圍生長爐纏繞方式來提高生長爐溫場的均勻性，與傳統(tǒng)生長爐單根線圈螺旋纏繞方式相比，本發(fā)明線圈可采用單根或多跟線纏繞成線圈，并保證線圈以水平軸對稱方式圍繞生長爐布置，有助于降低線圈因螺旋布置引起的較大的生長爐軸向溫度梯度。
[0016]2.本發(fā)明射頻電源與線圈以自由接觸方式相連，使得線圈可以圍繞生長爐旋轉(zhuǎn)，該工藝能夠達到提高生長爐溫場均勻性的目的。一方面，本發(fā)明改變傳統(tǒng)生長爐射頻電源與線圈固定連接方式，利用接觸電極保證射頻電源與線圈自由接觸，優(yōu)化線圈通電方式；另一方面，與傳統(tǒng)生長爐線圈靜止布置方式相比，本發(fā)明線圈可經(jīng)由線圈旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)帶動線圈圍繞生長爐轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對生長爐的三維均勻加熱，提高生長爐溫場均勻性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明中單根線圈水平軸對稱纏繞的展開示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明中兩根線圈水平軸對稱纏繞的展開示意圖。
[0020]其中:1、射頻電源；2、接觸電極；3、線圈；4、保溫層；5、石墨坩禍；6、升降機構(gòu)；7、動力輸出機構(gòu)；8、托盤；9、生長爐。
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0022]實施例1:
[0023]如圖3和圖1所示，本實施例提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，包括晶體生長爐，該晶體生長爐包括射頻電源1、接觸電極2、線圈3、保溫層4和石墨坩禍5，射頻電源1通過接觸電極2與線圈3接觸式連接，在石墨坩禍5外設(shè)置有保溫層4，保溫層4外側(cè)纏繞設(shè)置線圈3，線圈3以水平軸對稱方式均勻布置在所述保溫層4外側(cè)。
[0024]線圈3的數(shù)量為單根，該單根線圈以弓字型方式纏繞在保溫層外側(cè)。單根線圈由上至下先纏繞保溫層外側(cè)的半圈，然后單根線圈從下至上纏繞保溫層外側(cè)的另外半圈，具體操作方法:單根線圈順時針水平纏繞第一個半圈，然后豎直向下延伸一段，接著逆時針水平纏繞第二個半圈，然后豎直向下延伸一段，再接著順時針水平纏繞第三個半圈，依次類推形成弓字形纏繞，纏繞到底部后，再從底部由下而上以相同的方式纏繞保溫層另外一側(cè)的半圈。
[0025]該晶體生長爐還包括旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括依次連接的托盤8、支架及動力輸出機構(gòu)7，線圈設(shè)置在托盤8上。托盤8的底部固定連接支架，支架的末端連接動力輸出機構(gòu)，動力輸出機構(gòu)7選用電機。
[0026]在線圈的上端，接觸電極2與線圈3接觸使連接，當線圈3繞保溫層旋轉(zhuǎn)時，接觸電極2時刻保持與線圈3接觸式連接。
[0027]該晶體生長爐還包括升降機構(gòu)6，該升降機構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，升降機構(gòu)6與托盤8的底部連接，升降機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)裝置相互獨立、各自工作。升降機構(gòu)通過向上推動托盤或向下拉動托盤來實現(xiàn)線圈整體上下移動。
[0028]實施例2:
[0029]本實施例提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，結(jié)構(gòu)如實施例1所述，其不同之處在于:線圈3的數(shù)量為兩根，將兩根線圈分別以弓字型方式纏繞并對稱設(shè)置在保溫層4的外側(cè)。線圈的數(shù)量也可以是三根或更多根，具體線圈的數(shù)量根據(jù)生長爐的大小規(guī)格來選擇。
[0030]本實施例采用兩根線圈，每根線圈的彎折方法一樣，在兩根線圈的對稱中心處，一根線圈的空缺位置會被另一根所補充，如圖3中圓圈標示處，這樣爐內(nèi)溫度相對于單根線圈會更均勻；而單根線圈展開圖為中心對稱，且在中心位置的線圈彎折相對集中，如圖2中圓圈標示處，該部位可以導(dǎo)致爐內(nèi)彎折處的溫度偏高。
[0031]本發(fā)明通過對傳統(tǒng)晶體生長爐的線圈纏繞方式做出改進，并通過旋轉(zhuǎn)裝置使線圈繞保溫層實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加熱，實現(xiàn)對生長爐的三維均勻加熱，提高了晶體生長爐溫場均勻性。
【主權(quán)項】
1.一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，包括晶體生長爐，所述晶體生長爐包括射頻電源、接觸電極、線圈、保溫層和石墨坩禍，其特征在于，所述線圈以水平軸對稱方式均勻布置在所述保溫層外側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述線圈的數(shù)量為單根，所述單根線圈以弓字型方式纏繞在保溫層外側(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述線圈的數(shù)量為兩根，所述兩根線圈分別以弓字型方式纏繞并對稱設(shè)置在保溫層的外側(cè)。4.如權(quán)利要求1所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述晶體生長爐還包括旋轉(zhuǎn)裝置，所述線圈設(shè)置在旋轉(zhuǎn)裝置上，所述旋轉(zhuǎn)裝置帶動線圈轉(zhuǎn)動。5.如權(quán)利要求4所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括依次連接的托盤、支架及動力輸出機構(gòu)，所述線圈設(shè)置在托盤上。6.如權(quán)利要求5所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述動力輸出機構(gòu)為電機。7.如權(quán)利要求1或2所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述接觸電極與線圈接觸式連接。8.如權(quán)利要求5所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述晶體生長爐還包括升降機構(gòu)，所述升降機構(gòu)與托盤底部連接，所述升降機構(gòu)推動托盤實現(xiàn)線圈整體上下移動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高物理氣相傳輸法晶體生長爐溫場均勻性的裝置，包括晶體生長爐，所述晶體生長爐包括射頻電源、接觸電極、線圈、保溫層和石墨坩堝，所述線圈以水平軸對稱方式均勻布置在所述保溫層外側(cè)，另外，該線圈可通過旋轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)繞保溫層旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過改變線圈圍生長爐纏繞方式來提高生長爐溫場的均勻性，本發(fā)明線圈可采用單根或多跟線纏繞成線圈，并保證線圈以水平軸對稱方式圍繞生長爐布置，有助于降低線圈因螺旋布置引起的較大的生長爐軸向溫度梯度。另外，射頻電源與線圈以自由接觸方式相連，使得線圈可以圍繞生長爐旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對生長爐的三維均勻加熱，提高生長爐溫場均勻性。
【IPC分類】C30B29/36, C30B29/38, C30B23/00
【公開號】CN105256371
【申請?zhí)枴緾N201510863312
【發(fā)明人】楊春振, 劉光霞, 陳成敏, 王立秋, 許敏
【申請人】山東省科學(xué)院能源研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月30日