一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，屬于晶體生長(zhǎng)爐技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅晶體、氮化鋁晶體具有禁帶寬、導(dǎo)熱率高、擊穿電場(chǎng)高等性能，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(dá)探測(cè)等領(lǐng)域。物理氣相傳輸(PVT)法是生長(zhǎng)碳化硅晶體、氮化鋁晶體的主要方法，通過(guò)射頻感應(yīng)石墨坩禍為生長(zhǎng)爐提供熱源。目前，為降低晶體內(nèi)部的微管、位錯(cuò)等缺陷，提高晶體質(zhì)量，優(yōu)化生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)、降低生長(zhǎng)爐的溫度梯度是目前工藝改進(jìn)的主要方向。
[0003]傳統(tǒng)生長(zhǎng)爐優(yōu)化方案重點(diǎn)改善生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)及操作工藝，忽略了線圈繞生長(zhǎng)爐纏繞方式及其固定方式對(duì)溫度場(chǎng)均勻性的影響，對(duì)這一影響的認(rèn)識(shí)仍處于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)階段，對(duì)提高石墨坩禍內(nèi)溫度梯度分布均勻性受到一定的限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0006]—種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，包括晶體生長(zhǎng)爐，所述晶體生長(zhǎng)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(duì)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(duì)稱設(shè)置在保溫層的外側(cè)。
[0009]優(yōu)選的，所述晶體生長(zhǎng)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(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括依次連接的托盤(pán)、支架及動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，所述線圈設(shè)置在托盤(pán)上。
[0011]優(yōu)選的，所述動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)為電機(jī)。
[0012]優(yōu)選的，所述接觸電極與線圈接觸式連接。此設(shè)計(jì)的好處在于，電極與線圈活動(dòng)接觸，方便線圈繞保溫層旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)爐的均勻加熱。
[0013]優(yōu)選的，所述晶體生長(zhǎng)爐還包括升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)與托盤(pán)底部連接，所述升降機(jī)構(gòu)推動(dòng)托盤(pán)實(shí)現(xiàn)線圈整體上下移動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0015]I.本實(shí)用新型通過(guò)改變線圈圍生長(zhǎng)爐纏繞方式來(lái)提高生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)的均勻性，與傳統(tǒng)生長(zhǎng)爐單根線圈螺旋纏繞方式相比，本實(shí)用新型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(duì)稱方式圍繞生長(zhǎng)爐布置，有助于降低線圈因螺旋布置引起的較大的生長(zhǎng)爐軸向溫度梯度。
[0016]2.本實(shí)用新型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(zhǎng)爐旋轉(zhuǎn)，該工藝能夠達(dá)到提高生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的目的。一方面，本實(shí)用新型改變傳統(tǒng)生長(zhǎng)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(zhǎng)爐線圈靜止布置方式相比，本實(shí)用新型線圈可經(jīng)由線圈旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)帶動(dòng)線圈圍繞生長(zhǎng)爐轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)爐的三維均勻加熱，提高生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖I為本實(shí)用新型提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型中單根線圈水平軸對(duì)稱纏繞的展開(kāi)示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型中兩根線圈水平軸對(duì)稱纏繞的展開(kāi)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(jī)構(gòu);7、動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu);8、托盤(pán);9、生長(zhǎng)爐。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0022]實(shí)施例I:
[0023]如圖3和圖I所示，本實(shí)施例提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，包括晶體生長(zhǎng)爐，該晶體生長(zhǎng)爐包括射頻電源I、接觸電極2、線圈3、保溫層4和石墨坩禍5，射頻電源I通過(guò)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(duì)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(shí)針?biāo)嚼p繞第一個(gè)半圈，然后豎直向下延伸一段，接著逆時(shí)針?biāo)嚼p繞第二個(gè)半圈，然后豎直向下延伸一段，再接著順時(shí)針?biāo)嚼p繞第三個(gè)半圈，依次類推形成弓字形纏繞，纏繞到底部后，再?gòu)牡撞坑上露弦韵嗤姆绞嚼p繞保溫層另外一側(cè)的半圈。
[0025]該晶體生長(zhǎng)爐還包括旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括依次連接的托盤(pán)8、支架及動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)7，線圈設(shè)置在托盤(pán)8上。托盤(pán)8的底部固定連接支架，支架的末端連接動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)7選用電機(jī)。
[0026]在線圈的上端，接觸電極2與線圈3接觸使連接，當(dāng)線圈3繞保溫層旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸電極2時(shí)刻保持與線圈3接觸式連接。
[0027]該晶體生長(zhǎng)爐還包括升降機(jī)構(gòu)6，該升降機(jī)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，升降機(jī)構(gòu)6與托盤(pán)8的底部連接，升降機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)裝置相互獨(dú)立、各自工作。升降機(jī)構(gòu)通過(guò)向上推動(dòng)托盤(pán)或向下拉動(dòng)托盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)線圈整體上下移動(dòng)。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]本實(shí)施例提供一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例I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(duì)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(zhǎng)爐的大小規(guī)格來(lái)選擇。
[0030]本實(shí)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(duì)稱中心處，一根線圈的空缺位置會(huì)被另一根所補(bǔ)充，如圖3中圓圈標(biāo)示處，這樣爐內(nèi)溫度相對(duì)于單根線圈會(huì)更均勻；而單根線圈展開(kāi)圖為中心對(duì)稱，且在中心位置的線圈彎折相對(duì)集中，如圖2中圓圈標(biāo)示處，該部位可以導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)彎折處的溫度偏高。
[0031]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)晶體生長(zhǎng)爐的線圈纏繞方式做出改進(jìn)，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置使線圈繞保溫層實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)爐的三維均勻加熱，提高了晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，包括晶體生長(zhǎng)爐，所述晶體生長(zhǎng)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(duì)稱方式均勻布置在所述保溫層外側(cè)。2.如權(quán)利要求I所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)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I所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)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(duì)稱設(shè)置在保溫層的外側(cè)。4.如權(quán)利要求I所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，其特征在于，所述晶體生長(zhǎng)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(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。5.如權(quán)利要求4所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)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(pán)、支架及動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，所述線圈設(shè)置在托盤(pán)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(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，其特征在于，所述動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)為電機(jī)。7.如權(quán)利要求I或2所述的提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)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(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，其特征在于，所述晶體生長(zhǎng)爐還包括升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)與托盤(pán)底部連接，所述升降機(jī)構(gòu)推動(dòng)托盤(pán)實(shí)現(xiàn)線圈整體上下移動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種提高物理氣相傳輸法晶體生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性的裝置，包括晶體生長(zhǎng)爐，所述晶體生長(zhǎng)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(duì)稱方式均勻布置在所述保溫層外側(cè)，另外，該線圈可通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)繞保溫層旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型通過(guò)改變線圈圍生長(zhǎng)爐纏繞方式來(lái)提高生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)的均勻性，本實(shí)用新型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(duì)稱方式圍繞生長(zhǎng)爐布置，有助于降低線圈因螺旋布置引起的較大的生長(zhǎng)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(zhǎng)爐旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)爐的三維均勻加熱，提高生長(zhǎng)爐溫場(chǎng)均勻性。
【IPC分類】C30B29/38, C30B23/00, C30B29/36
【公開(kāi)號(hào)】CN205152397
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520976897
【發(fā)明人】楊春振, 劉光霞, 陳成敏, 王立秋, 許敏
【申請(qǐng)人】山東省科學(xué)院能源研究所
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日