用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构的制作方法

本技术涉及材料科学和半导体制造，尤其是一种用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构。

背景技术：

1、液相法碳化硅单晶生长炉通常包括内炉、籽晶托、加热结构、温度测控系统、液相循环系统、真空泵系统、气体供给系统。其中，内炉用于为液相法碳化硅单晶晶体生长提供熔融态的碳化硅原料；籽晶托用于放置和夹持碳化硅籽晶，并在内炉内腔作旋转拉伸运动，实现碳化硅单晶晶体生长，以形成碳化硅单晶晶棒；加热结构用于提供热能，以在内炉内腔形成稳定的热场，控制碳化硅单晶晶体的生长；温度测控系统用于实现单晶晶体生长过程中的温度测量和控制。

2、加热结构是液相法碳化硅单晶生长炉的核心部件之一，它的设计和性能直接影响单晶晶体生长的质量和效率。现有的加热结构一般包括两个独立的加热装置，即主加热装置和副加热装置，副加热装置套设在主加热装置下部。主加热装置由多根竖立的u型主加热棒组成，每根主加热棒与主电极汇流排电连接。副加热装置由多根圈状的副加热棒组成，每根副加热棒与副电极汇流排电连接。主加热装置对内炉上部进行加热，副加热装置对内炉下部进行加热，主加热装置和副加热装置可以分别控制其加热功率，从而在内炉内腔形成可调节的径向和轴向温度梯度的合成热场，满足碳化硅单晶晶体生长的需要。

3、然而，发明人在实现本实用新型施例中的技术方案的过程中发现，现有的碳化硅单晶生长炉的加热结构至少存在以下技术问题：

4、无法在内炉内形成竖直方向的温度分布可调节的热场。这会导致碳化硅单晶晶体生长过程中的温度不均匀，影响到碳化硅单晶晶体的结晶质量和生长速度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型实施例的目的是提供一种用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，用以解决现有的碳化硅单晶生长炉的加热结构无法在内炉内形成竖直方向的温度分布可调节的热场，影响碳化硅单晶晶体的生长质量和效率的技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型实施例中采用的技术方案如下：

3、本实用新型实施例中提供一种用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，所述单晶生长炉包括炉体，嵌设在所述炉体内的保温筒，设置在炉体内腔中间部位的内炉；所述加热结构包括：

4、底座式加热装置；所述底座式加热装置设置在所述内炉下方的炉体内腔底部；所述底座式加热装置的底座基体的上部具有内炉安装腔，下部具有底部加热腔；所述内炉通过所述内炉安装腔嵌设在炉体内腔，所述内炉安装腔的侧壁的所述底座基体内设置有第一周向电阻加热丝组，用于从所述内炉的底部外周对所述内炉进行加热；所述底部加热腔中通过密封底板设置有底部电阻加热丝，用于从所述内炉的底部对所述内炉进行加热；

5、套筒式加热装置；所述套筒式加热装置套设在所述内炉的外周，与所述底座基体固定连接；所述套筒式加热装置的套筒基体的壁体上设置有环形腔室，所述环形腔室内设置有柱状框架结构的第二周向电阻加热丝组，用于从所述内炉的外周对所述内炉进行加热；所述第二周向电阻加热丝组的多根环形电阻加热丝沿着柱状框架结构的竖直方向均匀分布且间隔设置。

6、可选地，柱状框架结构的所述第二周向电阻加热丝组包括多根竖向支撑杆，通过多根所述竖向支撑杆沿着竖直方向间隔设置的多根环形电阻加热丝。

7、可选地，所述第二周向电阻加热丝组的环形电阻加热丝为涡状电阻加热丝。

8、可选地，所述第一周向电阻加热丝组的环形电阻加热丝为涡状电阻加热丝。

9、可选地，所述底部电阻加热丝为螺旋状电阻加热丝。

10、可选地，其特征在于，所述底座基体的上部具有环形插槽，所述套筒式加热装置通过所述环形插槽套设在所述内炉外周。

11、可选地，所述套筒基体的下部具有环形凸台，所述套筒基体通过所述环形凸台插接所述底座基体的所述环形插槽。

12、基于上述技术方案，本实用新型实施例中的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，通过所述底座式加热装置的底部电阻加热丝从所述内炉底部对内炉进行加热，为内炉的熔融态的碳化硅原料存放区提供基本的热场；通过所述底座式加热装置的第一周向电阻加热丝组在所述内炉的熔融态的碳化硅原料存放区域形成竖直方向的温度分布可调节的热场；通过所述套筒式加热装置的柱状框架结构的第二周向电阻加热丝组在所述内炉的籽晶托旋转拉伸区域形成竖直方向的温度分布可调节的热场，两者协同配合，在整个内炉内腔形成竖直方向的温度分布可调节的热场。也就是说，通过所述底座式加热装置和所述套筒式加热装置相互配合，协同工作，实现整个内炉内腔的不同高度区域的温度分布的控制，在整个内炉内腔形成竖直方向温度分布可调节的热场，进而，可以根据碳化硅单晶晶体生长的不同阶段和要求，调节内炉内腔的温度场，使其适应碳化硅单晶晶体生长的条件，从而提高碳化硅单晶的结晶质量和生长速度。

13、与现有的碳化硅单晶生长炉的加热结构相比，本实用新型实施例中的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，实现了对内炉内腔进行多层次分区域加热和分区独立温控，在整个内炉内腔形成竖直方向温度分布可调节的热场，为碳化硅单晶晶体生长的不同阶段提供适宜的热场，提高碳化硅单晶的结晶质量和生长速度。此外，该加热结构，加热效率和加热质量均有大幅提升，相应地降低加热的能耗和成本。

技术特征：

1.用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，所述单晶生长炉包括炉体(100)，嵌设在所述炉体(100)内的保温筒(200)，设置在炉体内腔中间部位的内炉(300)；其特征在于，所述加热结构包括：

2.根据权利要求1所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，柱状框架结构的所述第二周向电阻加热丝组(520)包括多根竖向支撑杆(521)，通过多根所述竖向支撑杆(521)沿着竖直方向间隔设置的多根环形电阻加热丝。

3.根据权利要求1或2所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，所述第二周向电阻加热丝组(520)的环形电阻加热丝为涡状电阻加热丝。

4.根据权利要求1或2所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，所述第一周向电阻加热丝组(420)的环形电阻加热丝为涡状电阻加热丝。

5.根据权利要求1所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，所述底部电阻加热丝(430)为螺旋状电阻加热丝。

6.根据权利要求1、2、5任一项所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，所述底座基体(410)的上部具有环形插槽(450)，所述套筒式加热装置(500)通过所述环形插槽(450)套设在所述内炉(300)外周。

7.根据权利要求6所述的用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，其特征在于，所述套筒基体(510)的下部具有环形凸台，所述套筒基体(510)通过所述环形凸台插接所述底座基体(410)的所述环形插槽(450)。

技术总结本技术提供一种用于液相法碳化硅单晶生长炉的加热结构，用以解决现有的碳化硅单晶生长炉的加热结构无法在内炉内形成竖直方向温度分布可调节的热场的问题。单晶生长炉包括炉体，嵌设在炉体内的保温筒，设置在炉体内腔中间部位的内炉；加热结构包括设置在内炉底部的底座式加热装置，套设在在内炉外周的套筒式加热装置。该加热结构实现对内炉的包覆式分区加热和分区独立精确温控，确保内炉内腔的温度分布均匀和稳定，为碳化硅单晶晶体生长提供良好的热场条件，提高碳化硅单晶晶体生长的稳定性和可重复性。该加热结构不仅实现内炉内竖直方向温度分布的调节，还提高了加热效率和加热质量，降低加热的能耗和成本。技术研发人员：林洪峰,李书森,蔡蔚,刘令,汪愈丰受保护的技术使用者：成都天一晶能半导体有限公司技术研发日：20231128技术公布日：2024/6/18