本實用新型涉及碳化硅領域，具體涉及一種制備碳化硅單晶的裝置。

背景技術：

碳化硅單晶具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大和介電常數小及物理和化學性能穩定等獨特的性能，被認為是制造光子器件、高頻大功率器件等理想的半導體材料。

作為碳化硅晶體的制造方法，一般是通過在高溫條件下使原料碳化硅粉末進行升華再結晶，在碳化硅籽晶上生長而形成碳化硅的單晶體或多晶體。眾所周知，制備碳化硅晶體的工藝條件對最終制得的碳化硅晶體的尺寸和質量有重要的影響，尤其是碳化硅制備過程中對溫度的控制尤為重要。采用現有技術中制備碳化硅單晶的裝置制備碳化硅的過程中，溫度容易發生較大波動，不能準確控制碳化硅制備過程中的溫度，從而影響碳化硅的質量。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術制備碳化硅單晶的過程中溫度控制不穩定的缺陷，提供一種制備碳化硅單晶的裝置，該裝置可以使制備碳化硅單晶的過程中的溫度保持穩定，避免產生溫度波動。

為了實現上述目的，本實用新型提供制備碳化硅單晶的裝置，其中，該裝置包括加熱裝置、長晶爐和坩堝，所述加熱裝置包括雙頻電源和加熱部件，所述雙頻電源設置在所述長晶爐的外部，所述加熱部件和所述坩堝位于所述長晶爐的內部，所述雙頻電源與所述加熱部件電連接，所述加熱部件設置在所述坩堝的外周。

優選地，所述加熱部件為感應線圈。

優選地，所述坩堝為石墨材質。

優選地，所述長晶爐的內部還設置有保溫材料，所述保溫材料包裹在所述坩堝的外表面上。

優選地，所述長晶爐的內部還設置有籽晶桿，所述籽晶桿貫穿所述坩堝的頂部。

優選地，所述籽晶桿設置為可旋轉和可升降的。

優選地，所述籽晶桿的下端設置有籽晶臺座。

優選地，所述坩堝的內部還設置有氣體擴散器。

優選地，所述坩堝上還設置有尾氣出口。

本實用新型中，雙頻電源的設置有利于輸出更穩定的信號，從而確保在升溫和恒溫的過程中，溫度穩定，不會發生較大波動，從而提高碳化硅單晶的質量。

本實用新型的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實用新型提供的一種實施方式的制備碳化硅單晶的裝置。

附圖標記說明

1 長晶爐； 2 坩堝；

3 雙頻電源； 4 加熱部件；

5 保溫材料； 6 籽晶桿；

7 籽晶臺座； 8 氣體擴散器；

9 尾氣出口。

具體實施方式

以下對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。

本實用新型提供了一種制備碳化硅單晶的裝置，其特征在于，如圖1所示，該裝置包括加熱裝置、長晶爐1和坩堝2，所述加熱裝置包括雙頻電源3和加熱部件4，所述雙頻電源3設置在所述長晶爐1的外部，所述加熱部件4和所述坩堝2位于所述長晶爐1的內部，所述雙頻電源3與所述加熱部件4電連接，所述加熱部件4設置在所述坩堝2的外周。

本實用新型中，所述雙頻電源輸出的信號更穩定，有利于在加熱和恒溫的過程中保持溫度穩定，避免溫度產生較大波動，從而提高碳化硅的質量。

本實用新型中，所述加熱部件4可以為現有的能夠在雙頻電源控制下對坩堝2加熱的加熱部件，但是，為了使所述坩堝2能夠均勻受熱，提高加熱效率，優選地，所述加熱部件4為感應線圈。

本實用新型中，所述坩堝2優選為石墨材質。

本實用新型中，為了進一步保持所述坩堝2中的溫度穩定，避免因受外界因素影響而引起溫度波動，優選情況下，所述長晶爐(1)的內部還設置有保溫材料5，所述保溫材料5包裹在所述坩堝2的外表面上。所述保溫材料5的具體選擇可以為現有的用于隔熱或保溫的材料，在此不再贅述。

進一步優選地，所述坩堝2的上表面和下表面的中心位置不設置所述保溫材料5，以便通過上述中心位置測量坩堝2中的溫度。

本實用新型中，為了便于在制備碳化硅單晶的過程中安裝籽晶，優選情況下，所述長晶爐1的內部還設置有籽晶桿6，所述籽晶桿6貫穿所述坩堝2的頂部。

在制備碳化硅的過程中，籽晶會隨著結晶的增多而增大，為了便于控制或移動籽晶的位置，優選情況下，所述籽晶桿6設置為可旋轉和可升降的。可旋轉和可升降的籽晶桿6也有利于長晶過程結束后取出晶體。

本實用新型中，所述籽晶桿6的下端優選設置有籽晶臺座7。所述籽晶臺座7用于粘附籽晶。將所述籽晶放入坩堝中進行長晶之前，先通過碳粘結劑將籽晶粘附在所述籽晶臺座7上，然后對粘附有籽晶的籽晶臺座7進行加熱以碳化粘結劑，以確保籽晶在長晶過程中不會從所述籽晶臺座7脫落。

本實用新型中，優選地，所述坩堝2的內部還設置有氣體擴散器8。所述氣體擴散器8用于促進氣體碳化硅在籽晶上均勻結晶。

本實用新型中，為了能夠在制備碳化硅單晶的過程中及時排出坩堝中的尾氣，進一步優選地，所述坩堝2上還設置有尾氣出口9。本實用新型對所述尾氣出口9的設置位置沒有特備的限定，只要能夠有利于尾氣自動排出即可，例如，所述尾氣出口9設置在坩堝的上表面。

采用本實用新型所述裝置制備碳化硅的過程可以為：將籽晶粘附在籽晶臺座7上，將連接籽晶臺座7的籽晶桿6和碳化硅原料置于坩堝2中，將坩堝2置于長晶爐1中，通過雙頻電源3控制所述加熱部件4對所述坩堝2中的碳化硅原料進行加熱，所述碳化硅原料升華為氣體碳化硅原料，所述氣體碳化硅原料在籽晶上發生重結晶，所述重結晶的過程結束后將得到的晶體冷卻，即得到碳化硅單晶。在上述重結晶的過程中，氣體擴散器8使得氣體碳化硅原料在籽晶周圍分散更均勻，提高結晶質量，同時坩堝2中產生的尾氣通過尾氣出口9排出。所述加熱的方式可以為以下依次進行的階段：(1)第一階段：在溫度為1200-1300℃下維持10-20min；(2)第二階段：將溫度升至2100-2200℃，在該溫度下維持100-130min；所述溫度為所述坩堝2內上部的氣態碳化硅原料的溫度。在上述升溫和恒溫的過程中，通過雙頻電源3控制，確保升溫和恒溫的過程中溫度穩定。

以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于此。在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，包括各個技術特征以任何其它的合適方式進行組合，這些簡單變型和組合同樣應當視為本實用新型所公開的內容，均屬于本實用新型的保護范圍。