一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置
技术领域
本实用新型涉及一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置。
背景技术
物理气相输运法（PVT法）是碳化硅单晶生长的主要技术方法，该方法是将碳化硅多晶原料装在筒形石墨坩埚本体底部，用石墨坩埚盖将石墨坩埚本体盖上，形成一个密闭空间，石墨坩埚盖下表面安装有碳化硅籽晶，通过对石墨坩埚本体、石墨坩埚盖组成的系统进行加热，使石墨坩埚本体内的碳化硅多晶原料升华，并维持碳化硅多晶原料与碳化硅籽晶间具有合适的温度梯度，升华后的碳化硅粒子就会在碳化硅籽晶上沉积生长，从而获得碳化硅单晶。
现有的用于碳化硅单晶的生长装置，一般有两种：
一种用于单坩埚生长，即第一腔体中一次只放入一个坩埚。这种结构的生长装置，每生长一个碳化硅单晶都要进行一次完整的工艺过程，包括装料、合炉、抽真空、加热升温、恒温长晶体、降温、充气、开炉、取晶体等。不但辅助时间长、耗电耗气量大，而且频繁的开炉合炉也会对碳化硅单晶的生长环境造成一定影响，不利于优质碳化硅单晶的生长。
另一种用于多坩埚生长，即第一腔体中一次放入多个坩埚，并对多个坩埚同时加热长晶。这种结构的生长装置，能耗较大，且无法单独的精确控制每个坩埚的温度，影响长晶的质量。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置，减少了频繁装料、合炉、抽真空、充气、开炉、取晶体的次数，缩短了晶体的生长工艺时间，提高了生产效率，节约了能耗，有效保证了晶体生长环境，有利于优质晶体的生长。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种多坩埚碳化硅晶体生长装置，包括具有第一腔体的第一主体、具有与所述第一腔体连通的第二腔体的第二主体、用于为所述第二腔体加热的加热机构、用于为所述第一腔体和/或所述第二腔体抽真空的抽真空机构；所述装置还包括设于所述第一腔体中的用于承载多个坩埚的载体、设于所述第一腔体中的用于驱动所述载体运动的第一驱动机构、用于驱动所述坩埚使其逐一进出所述第二腔体的第二驱动机构；
所述第一驱动机构，用于驱动所述载体做间歇性运动，将多个所述坩埚依次输送至与所述第一腔体和所述第二腔体的连通处相对齐的第一位置处；
所述第二驱动机构，用于在所述载体停止运动时驱动所述第一位置处的所述坩埚使其进出所述第二腔体。
优选地，所述第二驱动机构，用于在所述坩埚长晶完成后，将其送回所述载体上；所述第一驱动机构，用于在所述坩埚回落至所述载体上后驱动所述载体继续做间歇性运动。
优选地，所述第一位置和所述连通处的排列方向平行于所述第二驱动机构中输出轴的伸缩方向。
优选地，所述载体为设于所述第一腔体中的转盘或传送链或平移板。
优选地，所述第一驱动机构用于驱动所述坩埚在水平面内转动或传动或平移，所述第二驱动机构用于驱动所述坩埚沿竖直方向做升降运动。
优选地，所述加热机构为可升降的设于所述第二腔体内部或外部的感应加热线圈或可升降的设于所述第二腔体内部的电阻加热器。
优选地，所述第二腔体的体积小于所述第一腔体的体积，所述第二主体位于所述第一主体的上方，所述第二驱动机构位于所述第一主体的下方。
更优选地，所述第二驱动机构的输出轴可沿竖直方向穿过所述第一主体并穿入所述第一腔体中，所述载体上开设有用于被所述输出轴沿竖直方向穿入穿出的通孔，所述通孔与对应位置处的所述坩埚同轴延伸。
优选地，所述装置还包括设于所述第一腔体上的仓门、设于所述仓门上的观察窗。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置，在第一腔体中的载体上一次性装入多个坩埚，使其依次被第一驱动机构传送至第一位置，通过第二驱动机构逐一驱动第一位置处的坩埚进出第二腔体完成长晶工艺，当所有坩埚均完成长晶工艺后再打开第一腔体；减少了频繁装料、合炉、抽真空、充气、升温降温、开炉、取晶体的次数，缩短了晶体的生长工艺时间，提高了生产效率，节约了能耗，有效保证了晶体生长环境，有利于优质晶体的生长。
附图说明
附图1为本实用新型装置的结构示意图一；
附图2为本实用新型装置的结构示意图二；
附图3为本实用新型装置一个实施例中载体的结构示意图。
其中：1、第一腔体；2、载体；3、第二腔体；4、第二驱动机构；5、加热机构；6、抽真空机构；7、机架；8、仓门；9、观察窗；10、通孔；11、第一驱动机构；12、坩埚。
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
参见图1-3所示，上述一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置，包括具有第一腔体1的第一主体、设于第一腔体1中的用于承载多个坩埚12的载体2、设于第一腔体中的用于驱动载体2运动的第一驱动机构11。载体2可以是转盘或传送链或平移板。多个坩埚12间隔均匀的设于载体2上，第一驱动机构11用于将多个坩埚12依次输送至第一位置处，即图1中的A处。上述一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置还包括设于第一主体上的仓门8、设于仓门8上的观察窗9，通过设置仓门8，用于取出或放入坩埚12，通过设置观察窗9，用于实时观察第一腔体1内部的情况。
上述一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置还包括具有与第一腔体1连通的第二腔体3的第二主体、用于驱动坩埚12使其逐一进出第二腔体3的第二驱动机构4、用于为第二腔体3加热的加热机构5、用于为第一腔体1和/或第二腔体3抽真空的抽真空机构6。
第一驱动机构11用于驱动载体2做间歇性运动，以将多个坩埚12依次输送至第一位置处，第一位置位于第一腔体1和第二腔体3连通处的正下方。第二驱动机构4用于在载体2停止运动时驱动第一位置处的坩埚12使其进出第二腔体3。第二驱动机构4用于将第一位置处未长晶的坩埚12送入第二腔体3中，并将第二腔体3中长晶后的坩埚12送回第一腔体1中。
具体的，第一驱动机构11用于驱动坩埚12在水平面内转动或传动或平移，第二驱动机构4用于驱动坩埚12沿竖直方向做升降运动。在本实施例中，第一驱动机构11用于驱动坩埚12在水平面内转动。
第二腔体3、第一腔体1、第二驱动机构4依次排列，其排列方向可以根据实际需要进行设置，可以沿上下方向或水平方向排列。在本实施例中，第二腔体3、第一腔体1、第二驱动机构4沿竖直方向从上往下依次排列。第二腔体3的体积小于第一腔体1的体积，第二主体位于第一主体的上方，第二驱动机构位于第一主体的下方，载体2为转盘。该转盘用于同时装载六只坩埚12，六只坩埚12等分圆周，六只坩埚12下方一一对应的同轴设有六个通孔10。第二驱动机构4的输出轴沿竖直方向升降，该输出轴与处于第一位置处的通孔10同轴延伸，并且能够穿入穿出该通孔10。具体的，该输出轴能够沿竖直方向穿过第一主体，并穿入第一腔体1和第二腔体3中。
第二腔体3和第一腔体1的连通处位于第一位置的正上方，通过这个设置，第二驱动机构4的输出轴上升时，能够直接将第一位置处未长晶的坩埚12送入第二腔体3中，即图1中的B处；当长晶完成后，第二驱动机构4的输出轴下降时，能够直接将长晶后的坩埚12送回第一腔体1中。在本实施例中，第二驱动机构4的输出轴下降时，能够直接将长晶后的坩埚12送回转盘上，即送回第一位置处。
在本实施例中，转盘每转过60°，均会停止转动，以便第二驱动机构4向上传送未长晶的坩埚12并向下传送长晶后的坩埚12。当长晶后的坩埚12落至转盘上时，转盘继续转过60°，直至所有的坩埚12均完成长晶工艺。
上述加热机构5为可升降的设于第二腔体3内部或外部的感应加热线圈，或可升降的设于第二腔体3内部的电阻加热器。根据实际工艺的需要，来选取合适的加热机构5。加热机构5的温度和升降速度也可以根据实际需要进行调节。
上述一种多坩埚半连续式碳化硅晶体生长装置还包括连接在第一主体下方的机架7、第二驱动机构4的下端设于机架7上。第二驱动机构4输出轴的升降速度可以根据实际需要进行调节。在本实施例中，抽真空机构6设于机架7上，且连通在第一主体的下方。第一腔体1和第二腔体3之间设有隔板，用于保证第二腔体3中的长晶温度，该隔板在坩埚12升降时，可以左右移动，以留出坩埚12升降的空间。
在本实施例中，上述装置用于生长碳化硅单晶。在第一腔体1中一次性装入六个坩埚12，使其依次被转盘传送至第一位置，通过第二驱动机构4逐一驱动第一位置处的坩埚12进出第二腔体3完成长晶工艺，当所有坩埚12均完成长晶工艺后再打开第一腔体1；减少了频繁装料、合炉、抽真空、充气、升温降温、开炉、取晶体的次数，缩短了碳化硅单晶的生长工艺时间，提高了生产效率，节约了能耗，有效保证了碳化硅单晶生长环境，有利于优质碳化硅单晶的生长。
同时，由于长晶后的坩埚12骤然从生长炉中拿出会导致晶体易开裂，或对晶体的内在质量造成影响；在本实施例中，长晶后的坩埚12能够下降至第一腔体1中保温一段时间，则避免了这种问题。
以下具体阐述下本实施例的工作过程：
打开仓门8，把六个坩埚12依次装入转盘的a、b、c、d、e、f六个位置处，关闭仓门8，启动抽真空机构6对第一腔体1和第二腔体3抽真空至工艺要求的真空度，转盘转动，使其中一个坩埚12处于第一工作位置，接着第二驱动机构4的输出轴上升，将A位置的坩埚12提升至第二腔体3的B位置，然后加热机构5通电对坩埚12加热至工艺温度，根据工艺要求调整加热机构5上下移动；待坩埚12内晶体生长过程完成后，第二驱动机构4的输出轴下降，将第二腔体3中B位置的坩埚12下降到第一腔体1中A位置，输出轴继续下降远离坩埚12；接着，转盘转过60°，使另一个未长晶的坩埚12转动至第一位置；重复上述长晶步骤，直至对六个坩埚12全部完成碳化硅单晶生长工艺后，切断加热机构5电源，对第一腔体1充入工艺气体至常压，打开仓门8，依次取出六个坩埚12，完成一炉次六个坩埚12的碳化硅单晶的半连续式生长循环。
坩埚12在加热进行晶体生长的过程中，可以按照工艺要求通过第二驱动机构4的输出轴带动坩埚12作旋转运动和微量移动，有利于提高碳化硅单晶的生长质量。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
