一种碳化硅炉腔内用导电结构的制作方法

1.本发明涉及半导体晶体生长炉领域，具体涉及一种碳化硅炉腔内用导电结构。


背景技术：

2.原碳化硅炉内部无通电结构，且针对lpe法制备碳化硅晶体用高温炉是一种全密封腔体，长晶过程在保温层内，从外部无法窥视内部晶体生长情况。因此需要提供一种腔内导电结构，在不影响籽晶和坩埚升降及旋转运动的前提下，对黑盒内的长晶情况进行监测或控制，以配合长晶工艺所需，更好实现碳化硅晶体生长。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种碳化硅炉腔内用导电结构，以解决上述至少一种技术问题。
4.本发明的技术方案是：一种碳化硅炉腔内用导电结构，包括结构主体，其特征在于，所述结构主体用于向密封腔体内接出一电路回路，所述结构主体包括籽晶杆组件、坩埚轴组件、密封腔体、石墨坩埚组件、籽晶和溶液，所述籽晶杆组件的上部位于密封腔体的上侧，所述籽晶杆组件的下部位于密封腔体内部，所述坩埚轴组件的下部分位于所述密封腔体的下侧，所述坩埚轴组件的上部分位于所述密封腔体的内部，所述坩埚轴组件在所述密封腔体内沿轴心方向升降及绕轴心方向旋转；
5.所述密封腔体上开通用于电流进出的接口，进出接口形式相同。
6.进一步优选，所述籽晶杆组件包括水冷旋转杆，所述水冷旋转杆的外侧安装第一滑线环，所述水冷旋转杆下侧与第一过渡杆连接，所述第一过渡杆下方设有第二过渡杆，所述第一过渡杆与所述第二过渡杆之间放置绝缘片，所述第二过渡杆上开设有法兰连接孔，所述法兰连接孔内放置有第一绝缘套，所述第一过渡杆、所述第二过渡杆、所述绝缘片和所述第一绝缘套之间通过螺钉连接。绝缘片和绝缘套共同保证该处的绝缘连接。
7.进一步优选，所述第二过渡杆外侧设有法兰盘，所述法兰盘上均匀分布有m4螺纹孔，所述第二过渡杆与籽晶杆连接，所述籽晶杆的下端连接所述籽晶。
8.进一步优选，所述坩埚轴组件包括一石墨坩埚组件支撑轴，所述石墨坩埚组件支撑轴的外侧同心安装第二滑线环，所述石墨坩埚组件支撑轴连接一过渡板，所述石墨坩埚组件支撑轴与所述过渡板之间设有绝缘垫片，所述过渡板上开设有连接孔，所述连接孔内设置有第二绝缘套，所述石墨坩埚组件支撑轴、所述过渡板、所述绝缘垫片和所述第二绝缘套之间通过螺钉连接。绝缘垫片与第二绝缘套的配合实现石墨坩埚组件支撑轴与过渡板之间的绝缘连接。
9.进一步优选，所述过渡板上设有横向均匀排布的m5螺纹孔。
10.进一步优选，所述过渡板与所述石墨坩埚组件连接，且所述石墨坩埚组件位于所述石墨坩埚组件支撑轴上方。
11.进一步优选，所述溶液存放在石墨坩埚组件内，且溶液为si及其金属助溶液。
12.进一步优选，所述密封腔体上设有两个导电铜电极，所述导电铜电极的两侧开设螺纹孔，所述导电铜电极的外侧套设有绝缘管，所述绝缘管的法兰两侧分别与密封腔体和所述导电铜电极接触，且接触面通过氟橡胶o型圈密封。
13.进一步优选，所述法兰的安装孔内设有绝缘套，所述绝缘套与所述绝缘管配套使用。实现铜电极处的绝缘安装。
14.一种使用碳化硅炉腔内用导电结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
15.步骤一，密封安装在腔体上侧的铜电极两端均有m5螺纹孔，分别连接线缆，其中腔内的线缆首先与籽晶轴上滑线环固定端连接，然后由滑线环的旋转端输出线缆与第二过渡杆法兰上的m5螺纹孔相连，则第二过渡杆包括其以下部分，可通电；
16.步骤二，密封安装在腔体下侧的铜电极两端均有m5螺纹孔，分别连接线缆，其中腔内的线缆首先与坩埚支撑轴上滑线环的固定端连接，然后由滑线环的旋转端输出线缆与过渡板上的m5螺纹孔相连，则坩埚连接板及其以上部分，可通电；
17.步骤三，液相法生长碳化硅晶体，首先将硅原料和金属助溶剂在石墨坩埚内加热熔化为si及其金属助溶液，籽晶杆旋转下降，至籽晶和液面重合，此时即实现电路导通。
18.有益效果：
19.1、腔体上开孔用于安装腔内外导电用电极，从外部为密封腔内提供一导电渠道；
20.2、导电回路与腔体及其内外其他零部件的绝缘；
21.3、采用耐高温材料，适应腔内的高温；
22.4、选择旋转用滑线环，保证腔内部分旋转部件的可通电和旋转功能。
附图说明
23.图1是本发明的结构示意图；
24.图2是本发明籽晶杆组件的结构示意图；
25.图3为本发明籽晶杆组件a-a处剖视图；
26.图4为本发明坩埚轴组件的结构示意图；
27.图5为本发明坩埚轴组件b-b处剖视图；
28.图6为本发明导电铜电极的连接示意图。
29.图中：1、籽晶杆组件；2、密封腔体；3、籽晶；4、溶液；5、石墨坩埚组件；6、坩埚轴组件；7、第一滑线环；8、水冷旋转杆；9、第一过渡杆；10、第一绝缘套；11、绝缘片；12、第二过渡杆；13、籽晶杆；14、m4螺纹孔；15、第二绝缘套；16、过渡板；17、绝缘垫片；18、石墨坩埚组件支撑轴；19、第二滑线环；20、m5螺纹孔；21、导电铜电极。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
31.参照图1-图6所示，一种碳化硅炉腔内用导电结构，包括结构主体，结构主体用于向密封腔体内接出一电路回路，结构主体包括籽晶杆组件1、坩埚轴组件6、密封腔体2、石墨坩埚组件5、籽晶3和溶液4，籽晶杆组件的上部位于密封腔体的上侧，籽晶杆组件的下部位于密封腔体内部，坩埚轴组件的下部分位于密封腔体的下侧，坩埚轴组件的上部分位于密封腔体的内部，坩埚轴组件在密封腔体内沿轴心方向升降及绕轴心方向旋转；密封腔体上
开通用于电流进出的接口，进出接口形式相同。
32.进一步优选，籽晶杆组件包括水冷旋转杆8，水冷旋转杆的外侧安装第一滑线环7，水冷旋转杆下侧与第一过渡杆9连接，第一过渡杆下方设有第二过渡杆，第一过渡杆与第二过渡杆12之间放置绝缘片11，第二过渡杆上开设有法兰连接孔，法兰连接孔内放置有第一绝缘套10，第一过渡杆、第二过渡杆、绝缘片和第一绝缘套之间通过螺钉连接。绝缘片和绝缘套共同保证该处的绝缘连接。
33.进一步优选，第二过渡杆外侧设有法兰盘，法兰盘上均匀分布有m4螺纹孔14，第二过渡杆与籽晶杆13连接，籽晶杆的下端连接籽晶。
34.进一步优选，坩埚轴组件包括一石墨坩埚组件支撑轴18，石墨坩埚组件支撑轴的外侧同心安装第二滑线环19，石墨坩埚组件支撑轴连接一过渡板16，石墨坩埚组件支撑轴与过渡板之间设有绝缘垫片17，过渡板上开设有连接孔，连接孔内设置有第二绝缘套15，石墨坩埚组件支撑轴、过渡板、绝缘垫片和第二绝缘套之间通过螺钉连接。绝缘垫片与第二绝缘套的配合实现石墨坩埚组件支撑轴与过渡板之间的绝缘连接。
35.进一步优选，过渡板上设有横向均匀排布的m5螺纹孔20。
36.进一步优选，过渡板与石墨坩埚组件连接，且石墨坩埚组件位于石墨坩埚组件支撑轴上方。
37.进一步优选，溶液存放在石墨坩埚组件内，且溶液为si及其金属助溶液。
38.进一步优选，密封腔体上设有两个导电铜电极21，导电铜电极的两侧开设螺纹孔，导电铜电极的外侧套设有绝缘管，绝缘管的法兰两侧分别与密封腔体和导电铜电极接触，且接触面通过氟橡胶0型圈密封。
39.进一步优选，法兰的安装孔内设有绝缘套，绝缘套与绝缘管配套使用。实现铜电极处的绝缘安装。
40.一种使用碳化硅炉腔内用导电结构的安装方法，包括以下步骤：
41.步骤一，密封安装在腔体上侧的铜电极两端均有m5螺纹孔，分别连接线缆，其中腔内的线缆首先与籽晶轴上滑线环固定端连接，然后由滑线环的旋转端输出线缆与第二过渡杆法兰上的m5螺纹孔相连，则第二过渡杆包括其以下部分，可通电；
42.步骤二，密封安装在腔体下侧的铜电极两端均有m5螺纹孔，分别连接线缆，其中腔内的线缆首先与坩埚支撑轴上滑线环的固定端连接，然后由滑线环的旋转端输出线缆与过渡板上的m5螺纹孔相连，则坩埚连接板及其以上部分，可通电；
43.步骤三，液相法生长碳化硅晶体，首先将硅原料和金属助溶剂在石墨坩埚内加热熔化为si及其金属助溶液，籽晶杆旋转下降，至籽晶和液面重合，此时即实现电路导通。
44.有益效果：
45.1、腔体上开孔用于安装腔内外导电用电极，从外部为密封腔内提供一导电渠道；
46.2、导电回路与腔体及其内外其他零部件的绝缘；
47.3、采用耐高温材料，适应腔内的高温；
48.4、选择旋转用滑线环，保证腔内部分旋转部件的可通电和旋转功能。
49.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。