[發明專利]一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置

有效

• 申請號: 202110525421.6
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113249784B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 陳啟生;許浩
• 申請（專利權）人: 中科匯通（內蒙古）投資控股有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，包括石墨坩堝，所述石墨坩堝頂部設有籽晶托，所述石墨坩堝外部設有感應加熱線圈；

所述石墨坩堝內部還設有氣管，所述氣管靠近石墨坩堝內壁直立，所述氣管包括外氣管和內氣管，所述外氣管和內氣管表面設有氣孔；

所述外氣管下端部與所述石墨坩堝的底部固定連接，所述外氣管的頂部與所述籽晶托下表面齊平，所述內氣管穿過所述石墨坩堝的底部延伸到所述石墨坩堝外部，所述外氣管的內表面和所述內氣管的外表面緊貼配合，所述內氣管在所述外氣管內可轉動，所述內氣管配套設有活塞桿；

所述外氣管包括進氣段和排氣段，所述進氣段的直徑小于所述排氣段的直徑；所述內氣管包括吸氣段、出氣段和外延段，所述吸氣段的直徑小于所述出氣段的直徑，所述吸氣段和所述進氣段相對應，所述出氣段和所述排氣段相對應，所述外延段處于所述石墨坩堝的外部；

所述進氣段的表面設有均勻排布的第一氣孔，所述排氣段設有均勻排布的第二氣孔；所述吸氣段的表面設有第三氣孔，所述出氣段的表面設有第四氣孔；所述吸氣段和所述出氣段連接處設有吸氣單向閥，所述出氣段的內表面設有出氣單向閥，所述出氣單向閥與所述第四氣孔一一對應。

2.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述外延段外表面從石墨坩堝底部外表面向下依次設有保溫層、隔熱層和冷卻套，所述冷卻套中設有電機，所述電機與所述活塞桿相連。

3.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，任一所述第三氣孔和任一所述第一氣孔重合時，所述內氣管的吸氣段與所述石墨坩堝的內部連通；任一所述第四氣孔和任一所述第二氣孔重合，且所述出氣單向閥開啟時，所述內氣管的出氣段與所述石墨坩堝底部的碳化硅原料內部連通；只要任一所述第三氣孔和任一所述第一氣孔出現重合，所述第四氣孔和所述第二氣孔必然存在至少一對氣孔相互重合。

4.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述第三氣孔分列依次排布，不同列的氣孔數量各不相同，通過旋轉內氣管可控制第三氣孔的不同列氣孔的位置，實現吸氣段從高到低不同位置均可單獨或同時與石墨坩堝內部相通；所述外延段的底部邊緣設有刻線，所述刻線與所述第三氣孔的各列氣孔一一對應。

5.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述吸氣單向閥包括單向閥板和支撐臺，所述單向閥板的直徑介于吸氣段內徑和出氣段內徑之間，所述單向閥板為空心石墨材料，所述單向閥板外表面制備有耐高溫的碳化鎢涂層；所述支撐臺至少為三個，位于所述單向閥板的下方；所述單向閥板與所述支撐臺接觸時，所述單向閥板與所述支撐臺之間的空間可供氣體通過；所述單向閥板上表面與所述吸氣段的下端面之間存在不超過0.5 mm的間隙，所述單向閥板緊貼吸氣段下端面時，吸氣段被封閉。

6.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述吸氣單向閥包括單向閥球和支撐網板，所述單向閥球的直徑介于吸氣段內徑和出氣段內徑之間；所述支撐網板表面設有貫通的小孔，所述支撐網板位于所述單向閥球的下方；所述單向閥球與所述支撐網板接觸時，所述單向閥球上表面與所述吸氣段的下端面邊緣之間有不超過0.5 mm的間隙，所述單向閥球緊貼吸氣段下端面時，吸氣段被封閉。

7.根據權利要求5所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述出氣單向閥結構與所述吸氣單向閥結構相同，所述出氣單向閥的吸氣段與所述吸氣單向閥呈反向安裝，且所述出氣單向閥外部安裝過濾網罩。

8.根據權利要求1所述的一種可平衡生長體系氣氛的碳化硅單晶生長裝置，其特征在于，所述石墨坩堝內部還包括至少一個鹵素氣體氣管，所述鹵素氣體氣管的上端與所述籽晶托的下表面齊平，所述鹵素氣體氣管靠近石墨坩堝內壁直立，所述鹵素氣體氣管的下端延伸至所述石墨坩堝外部，并與鹵素氣體腔室相連；所述鹵素氣體氣管表面設有微孔，所述鹵素氣體氣管為雙層結構；通過內層和外層的相對轉動調節內層和外層氣管表面微孔的重合位置，來控制鹵素氣體的排出高度。