[發明專利]一種碳化硅晶體電阻法生長用電源及其方法

在審

• 申請號: 201811419792.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109371466A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張巖;付吉國;董偉;趙然;周衛東;曾蕾
• 申請（專利權）人: 國宏中晶集團有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種碳化硅晶體電阻法生長用電源，包括外殼(1)、生長倉(2)和傳動倉(3)，其特征在于：所述外殼(1)內部設有生長倉(2)和傳動倉(3)，所述生長倉(2)內壁固定有隔熱層(4)，且隔熱層(4)內壁等距安裝有若干鎢加熱環(5)，所述外殼(1)外側安裝有若干電源控制器(17)，且電源控制器(17)與鎢加熱環(5)分別對應電路連接，所述電源控制器(17)集成電路連接有FPGA(18)，且FPGA(18)電路連接有計算機(19)；

所述外殼(1)頂部位于生長倉(2)內固定有吊桿(6)，且吊桿(6)底端固定有籽晶(7)；

所述生長倉(2)內位于籽晶(7)外側設有圓形坩堝(8)，且圓形坩堝(8)底部固定有托板(9)，所述托板(9)底面固定連接有螺紋套筒(10)，且螺紋套筒(10)底端穿過隔熱層(4)置于傳動倉(3)內部，所述傳動倉(3)底部中心處轉動安裝有螺紋桿(13)，且螺紋桿(13)頂端與螺紋套筒(10)嚙合連接；

所述生長倉(2)內安設有多個分布均勻的測溫探頭；

所述電源控制器(17)通過電控的滑動變阻器控制施加于對應的鎢加熱環(5)的實際電壓負載值。

2.根據權利要求1所述的一種碳化硅晶體電阻法生長用電源，其特征在于：所述螺紋桿(13)底端外側套設有從動錐齒輪(14)，所述傳動倉(3)底部安裝有轉動電機(16)，且轉動電機(16)輸出端安裝有主動錐齒輪(15)，所述主動錐齒輪(15)與從動錐齒輪(14)嚙合連接。

3.根據權利要求2所述的一種碳化硅晶體電阻法生長用電源，其特征在于：所述螺紋套筒(10)底端固定有導向板(11)，所述傳動倉(3)內位于螺紋桿(13)兩側對稱固定有滑桿(12)，且滑桿(12)滑動穿過導向板(11)。

4.根據權利要求3所述的一種碳化硅晶體電阻法生長用電源，其特征在于：所述螺紋套筒(10)、托板(9)和吊桿(6)均采用鎢合金制成。

5.根據權利要求4所述的一種碳化硅晶體電阻法生長用電源，其特征在于：所述隔熱層(4)為氧化鋯磚制成；所述主動錐齒輪(15)與從動錐齒輪(14)傳動比為五比一。

6.一種碳化硅晶體電阻法生長用電源的配合長晶方法，根據權利要求5所述的一種碳化硅晶體電阻法生長用電源以實施，其特征在于：包括如下步驟：

1)準備步驟：根據晶體生長需要預設電源控制計劃，根據預設的晶體生長速率，每階段溫度要求，設定出隨著時間推移每個電源控制器的功率輸出值，形成預設電源控制計劃，通過計算機(19)的控制系統與FPGA(18)的使用對電源控制器(17)編程，可單獨的控制電控滑動變阻器，間接調節每個鎢加熱環(5)的溫度；

2)演習步驟：在不實際引晶的情況下，模擬引晶過程，在圓形坩堝(8)和托板(9)上升的過程中按照預設電源控制計劃予以加熱，用預先安裝的多個測溫探頭測定生長倉(2)的各處溫度是否符合預期，如果各處溫度曲線偏離預期曲線的回歸系數R均小于0.95，則進入步驟(3)，否則回到步驟(1)，重新調整預設電源控制計劃；

3)對最上端鎢加熱環(5)增壓加熱，使圓形坩堝(8)內的原料融化；原料融化后，通過滑動變阻器調節鎢加熱環(5)的電壓使圓形坩堝(8)內熔體表面對流形態穩定，籽晶(7)被消除內應力，并與熔體位置穩定；

4)籽晶(7)開始放肩，升高電壓促進籽晶(7)放肩完成，再降低電壓使晶體生長成型，此時控制下一層鎢加熱環(5)溫度逐漸升高；

5)開啟轉動電機(16)緩慢轉動通過主動錐齒輪(15)與從動錐齒輪(14)的傳導使螺紋桿(13)轉動，從而使螺紋套筒(10)帶動圓形坩堝(8)隨著晶體的生長長度向下移動，當圓形坩堝(8)下降后，原有位置的鎢加熱環(5)會隨著圓形坩堝(8)的下降距離電壓也會逐漸配合降低，直至滑動變阻器滑至0電阻值位置，停止通壓加熱；

6)圓形坩堝(8)到達最低點，相應的鎢加熱環(5)加壓，使晶體順利收尾，再降壓直至停止工作，長晶結束。