本发明涉及碳化硅制备,尤其涉及一种碳化硅连续长晶装置及长晶工艺。
背景技术:
1、物理气相生长过程中控制气态的碳化硅原料冷凝附着于籽晶表面,在籽晶底部表面能实现碳化硅晶棒的连续生长;是碳化硅晶棒传统、可靠的制备方法。
2、碳化硅物理气相生长过程是持续进行的,在这个过程中需要对晶体进行持续的抽拉,让气态的碳化硅能够在预定的区域在籽晶底部持续生长;传统的提拉设备长度有限,在一次提拉后需要将炉体打开,将成型的碳化硅晶棒取出,再进行后续的碳化硅生产;整体过程是间断进行的,在取出碳化硅晶棒的过程中破坏了炉体内的真空、高温氛围,降低了碳化硅生长的效率。
3、部分设计通过设计两个炉体结合翻转结构能够在不同的位置实现对碳化硅晶棒的连续拉伸,能够实现碳化硅晶棒的连续生成;但是上述方案需要在生产的过程中需要两套炉体和两套籽晶及相关设备,技术方案的实质是将两套炉体进行组合,未有效提高碳化硅生长的效率。
4、还有部分设计在碳化硅提拉结构处设计翻转结构,能够在一套炉体处进行碳化硅的连续拉伸;但是通过翻转的结构设计压缩了碳化硅一次拉伸设备的尺寸,碳化硅生长的最大长度和效率依然受限。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明提供一种碳化硅连续长晶装置及长晶工艺,该发明能够让碳化硅晶棒在不同的晶体拉伸装置内持续生长,生长的极限长度更长,生长的效率更高。
2、为解决上述问题,本发明所采用的技术方案是:
3、一种碳化硅连续长晶装置,包括加热炉以及安装于加热炉上端的晶体拉伸装置,所述加热炉上端安装有密封切换装置,所述密封切换装置包括第一切换组件和第二切换组件,所述第一切换组件与加热炉上端固定连接,所述第二切换组件与第一切换组件密封滑动连接,所述第一切换组件内部开有第一导通开口,所述第二切换组件表面开有两个与第一导通开口适配的第二导通开口;所述晶体拉伸装置设置为两个,且两个晶体拉伸装置分别安装于第二导通开口的外侧;其中,交替控制两个晶体拉伸装置与第一导通开口相对,完成碳化硅晶棒的连续拉伸。
4、优选地,所述第一切换组件截面为朝着外侧突出的半圆型,所述第二切换组件截面为与第一切换组件适配的弧形,所述第一切换组件上端表面开有用于容纳第二切换组件的限位凹槽。
5、通过上述设计方式能够延长密封套筒与晶体拉伸装置之间的密封距离,在第二切换组件与晶体拉伸装置之间形成l型的密封通道,保证晶体拉伸装置与第二切换组件之间的密封性,保证碳化硅晶棒冷凝成型过程中的稳定。
6、优选地,所述第二切换组件表面固定有两个密封套筒,所述密封套筒安装于第二导通开口的外侧,所述密封套筒外径与晶体拉伸装置底部内径相适配。
7、优选地,所述第二切换组件内部安装有导向驱动装置,所述导向驱动装置包括与第二切换组件固定连接的驱动套筒,所述驱动套筒内部密封滑动连接有驱动塞,所述驱动塞侧壁固定有弧形的导向驱动杆,所述驱动塞将驱动套筒分隔为第一驱动腔室和第二驱动腔室,朝着第一驱动腔室或者第二驱动腔室内泵入控制油液驱动第二切换组件移动。
8、优选地,所述晶体拉伸装置包括晶体拉伸筒,所述晶体拉伸筒内壁安装有用于固定籽晶的安装平台,还包括控制安装平台定向移动的拉伸驱动装置。
9、优选地,所述第一切换组件和第二切换组件之间安装有密封装置,所述晶体拉伸筒内壁固定有控制密封装置启闭的油液控制组件。
10、通过上述结构设计,能够在第一切换组件和第二切换组件之间形成密封屏障,增强密封切换装置内部结构的密封性;同时,这里的密封板能够自动伸出,实现第一切换组件和第二切换组件的锁紧控制,保证第一切换组件和第二切换组件在极限限位的稳定性,同时保证第二个晶体拉伸装置与第一导通开口对接的准确,保证碳化硅生长的连续。
11、优选地,所述第一切换组件上端表面开有第一密封开口,所述第二切换组件下端表面开有第二密封开口,所述密封装置包括与第一密封开口密封滑动连接的密封塞,所述密封塞上端固定有密封板,所述油液控制组件与第一密封开口相连通。
12、优选地,所述拉伸驱动装置包括与安装平台转动连接的控制丝杆,所述控制丝杆第一端贯穿晶体拉伸筒,所述晶体拉伸筒表面转动连接有与控制丝杆螺纹连接的丝杆套,所述丝杆套外侧固定有第一驱动齿轮,所述第一驱动齿轮外侧安装有电控驱动装置。
13、优选地,所述电控驱动装置包括电控驱动平台,所述电控驱动平台侧壁固定有伸缩转轴,所述伸缩转轴的伸缩末端固定有第二驱动齿轮,所述电控驱动平台底部还安装有控制伸缩转轴转动的电控组件。
14、一种碳化硅连续长晶工艺,使用上述的碳化硅连续长晶装置,包括如下步骤:s1、控制第一个晶体拉伸装置与第一导通开口相对,完成第一个碳化硅晶棒的连续拉伸;s2、待第一个碳化硅晶棒拉伸完毕后,控制第二个晶体拉伸装置与第一导通开口相对,完成第二个碳化硅晶棒的连续拉伸;s3、打开第一个晶体拉伸装置,完成第一个碳化硅晶棒的下料。
15、本发明的有益效果为:
16、与现有技术相比较,通过上述结构设计,能够在不破坏加热炉内碳化硅生长氛围的前提下,实现对两个晶体拉伸装置的切换,实现碳化硅晶棒的连续生长以及取出下料;同时,通过上述方式两个晶体拉伸装置可以共用一套加热炉,降低了碳化硅生长成本以及控制难度;并且通过滑移切换的方式对碳化硅晶棒的影响小,避免了碳化硅晶棒的损坏,同时与翻转结构相比较,在设备体积相同的情况下,碳化硅晶棒的拉伸长度得到了极大地提升,保证了碳化硅晶棒的品质以及连续生长效率。
1.一种碳化硅连续长晶装置,包括加热炉(100)以及安装于加热炉(100)上端的晶体拉伸装置(300),其特征在于:
2.根据权利要求1所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述第一切换组件(210)截面为朝着外侧突出的半圆型,所述第二切换组件(220)截面为与第一切换组件(210)适配的弧形,所述第一切换组件(210)上端表面开有用于容纳第二切换组件(220)的限位凹槽(213)。
3.根据权利要求1所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述第二切换组件(220)表面固定有两个密封套筒(222),所述密封套筒(222)安装于第二导通开口(221)的外侧,所述密封套筒(222)外径与晶体拉伸装置(300)底部内径相适配。
4.根据权利要求1所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述第二切换组件(220)内部安装有导向驱动装置(700),所述导向驱动装置(700)包括与第二切换组件(220)固定连接的驱动套筒(710),所述驱动套筒(710)内部密封滑动连接有驱动塞,所述驱动塞侧壁固定有弧形的导向驱动杆(720),所述驱动塞将驱动套筒(710)分隔为第一驱动腔室(7101)和第二驱动腔室(7102),朝着第一驱动腔室(7101)或者第二驱动腔室(7102)内泵入控制油液驱动第二切换组件(220)移动。
5.根据权利要求1所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述晶体拉伸装置(300)包括晶体拉伸筒(310),所述晶体拉伸筒(310)内壁安装有用于固定籽晶(600)的安装平台(340),还包括控制安装平台(340)定向移动的拉伸驱动装置(320)。
6.根据权利要求5所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述第一切换组件(210)和第二切换组件(220)之间安装有密封装置(500),所述晶体拉伸筒(310)内壁固定有控制密封装置(500)启闭的油液控制组件(330)。
7.根据权利要求6所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述第一切换组件(210)上端表面开有第一密封开口(212),所述第二切换组件(220)下端表面开有第二密封开口,所述密封装置(500)包括与第一密封开口(212)密封滑动连接的密封塞(510),所述密封塞(510)上端固定有密封板(520),所述油液控制组件(330)与第一密封开口(212)相连通。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述拉伸驱动装置(320)包括与安装平台(340)转动连接的控制丝杆(323),所述控制丝杆(323)第一端贯穿晶体拉伸筒(310),所述晶体拉伸筒(310)表面转动连接有与控制丝杆(323)螺纹连接的丝杆套(321),所述丝杆套(321)外侧固定有第一驱动齿轮(322),所述第一驱动齿轮(322)外侧安装有电控驱动装置(400)。
9.根据权利要求8所述的碳化硅连续长晶装置,其特征在于,所述电控驱动装置(400)包括电控驱动平台(410),所述电控驱动平台(410)侧壁固定有伸缩转轴(440),所述伸缩转轴(440)的伸缩末端固定有第二驱动齿轮(430),所述电控驱动平台(410)底部还安装有控制伸缩转轴(440)转动的电控组件(420)。
10.一种碳化硅连续长晶工艺,其特征在于,使用权利要求1-9任意一项所述的碳化硅连续长晶装置,包括如下步骤:
