石墨托以及装有石墨托的晶体生长炉的制作方法

本发明涉及晶体生长领域，具体涉及一种用于碳化硅外延生长的晶体生长炉。

背景技术：

碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体材料，具有宽禁带、高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速率、高电子迁移率、小介电常数、强抗辐射性、高化学稳定性等优点，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的关键材料。碳化硅电力电子器件具有转换效率高、耐高温、抗辐射等特点，已经逐渐在电力转换、太阳能光伏、电动汽车、高效马达等领域取代硅器件，开始崭露头角。

碳化硅电力电子器件的性能主要取决于碳化硅外延材料的质量，而外延薄膜厚度的均匀性是决定外延片质量的主要指标。外延层片内厚度不均的情况，会对外延片的器件加工工艺性能造成严重的不良影响，进而极大影响碳化硅电力电子器件的加工制备。

专利CN 103184514A公开了一种晶体生长炉，其石墨托采用的是圆柱形结构，其加热装置为环绕在冷却侧壁外周的感应线圈，在对石墨托(即引用专利中的样品托)以及石墨托上表面放置衬底进行加热时，圆盘形的衬底受到的热辐射不够均匀，衬底被热辐射加热后，呈外周温度高内周温度低的特点，同时石墨托也能够在被加热后从下往上对衬底进行加热，但是同样由于感应线圈的位置原因，石墨托的温度分布情况也是呈外周温度高内周温度低的特点；上述的结构设置使得衬底上温度不均匀，晶体生产也就会因为温度呈现相应的不均匀，进而造成衬底的质量不高(碳化硅外延生长的晶体生长的均匀性是其主要质量指标)。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种能够为衬底均匀加热的石墨托。

为达到上述目的，本发明采用一种技术方案为：一种石墨托，所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。

本发明一个较佳实施例中，所述石墨托的截面直径自其中部向两端延伸的方向上逐渐增大。

本发明一个较佳实施例中，所述石墨托为石墨材料制成。

本发明采用一种技术方案为：一种装有石墨托的晶体生长炉，包括：位于反应室内的石墨托，以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于，所述石墨托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体，所述石墨托上部设有台面，所述加热装置的位置配合所述石墨托以对其进行加热。

本发明一个较佳实施例中，所述台面上设有圆盘形的凹槽。

本发明一个较佳实施例中，所述加热装置为环绕所述反应室外周的感应线圈。

本发明一个较佳实施例中，所述石墨托下部连接旋转装置，所述旋转装置驱动所述石墨托旋转。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明设置的石墨托中部设有径向尺寸较小的中部，在石墨托外周设置的加热装置向石墨托进行振荡加热后，石墨托上部的台面能够获得较为均匀的热量，热量在台面上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的石墨托的俯视图；

图2是图1中A-A的剖面图；

图3是本发明的优选实施例的晶体生长炉的结构示意图；

图中：1、石墨托，2、中部，3、台面，4、凹槽，5、反应室，6、感应线圈。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，一种用于晶体生长炉的石墨托1，石墨托1为中部2截面直径小于两端截面直径的回转体结构，石墨托1的截面直径自其中部2向两端延伸的方向上逐渐增大。

一种实施例中，石墨托1的横截面为圆形，石墨托1设有中间细两端逐渐变粗的中部2，石墨托1上部设有台面3，石墨托1为石墨材料制成。中部2的结构可以是两个尖部对顶的圆锥结构，也可以是沿石墨托1轴向的纵剖面线为弧形线的结构，其目的是较细的中部2在被加热后，热量可以顺着石墨托1的中心沿轴向传递，进而补充台面3上中间温度低，周向温度高的缺陷，弥补的温差较大的缺陷。

采用石墨材质制作石墨托1是因为：石墨具有良好的导热性，保证热量能够较快从中部2传递到台面3上，也能够保证热量在台面3上分布较为均匀；同时衬底采用石墨材质，石墨不会造成晶体外延生长过程对外延的背景掺杂，晶体外延纯度进一步得到保障。

设置的石墨托1中部设有径向尺寸较小的中部2，在石墨托1外周设置的加热装置向石墨托1进行振荡加热后，石墨托1上部的台面3能够获得较为均匀的热量，感应线圈6优先振荡加热石墨托外圈，然后外圈的热量通过热传导的方式传递到石墨托中心，由此热量在台面3上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。

台面3上设有圆盘形的凹槽4，凹槽4结构方便放置衬底。

一种安装有带有中部2的石墨托1的晶体生长炉，包括：位于反应室5内的石墨托1，以及设置在反应室5周向的加热装置，石墨托1为中部截面直径小于两端截面直径的回转体，石墨托1上部设有台面3，加热装置的位置配合石墨托1以对其进行加热。筒形结构的冷却侧壁内形成反应室5的空间，环绕在冷却侧壁外周的加热装置，石墨托1沿冷却侧壁轴向的位置与加热装置的位置吻合。加热装置对石墨托1的振荡加热方向沿石墨托1的径向传递，石墨托1的中部2结构保证热量沿轴向传递后，能够使得整个台面3具有较为均匀的热量分布，保证晶体外延在衬底上生长是具有较为均匀的温场环境。

石墨托1同轴的设置在冷却侧壁内部，加热装置为环绕冷却侧壁的感应线圈6。冷却侧壁能够密封的为石墨托1提供负压环境，同时感应线圈6在冷却侧壁外周，客观上使得感应线圈6与衬底与石墨托1之间存在一定的距离，感应线圈6优先感应加热石墨托1的外周，然后通过石墨托1外圈的较高温度能够热传导到石墨托中心，这样能够较为均匀的对石墨托1和衬底整体进行加热，此种加热方式已经能够为衬底提供相对均匀的温场，加热方式是电磁感应加热，这种加热方式总是优先振荡加热石墨表面，导致石墨表面温度较内部温度高。

感应线圈6位置与中部2位置对应，这样的结构设置使得优先振荡加热主要集中在石墨托1和衬底，客观上降低了能耗；石墨托1下部放置在旋转装置上，旋转装置能够带动石墨托1沿自身轴线旋转，在晶体生长过程中，气体从上部喷向衬底，气体分布在衬底表面的均匀性不一定均匀，同时沿衬底和石墨托1周向的热辐射的均匀性不一定均匀，旋转后能够避免上述不均匀，使晶体外延生长更为均匀。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。