PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉pdf

  本发明公开一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，涉及碳化硅晶体生长技术领域。PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉包括长晶炉本体、保温与结构和冷却结构。长晶炉本体内具有长晶空间，长晶空间用于放置坩埚；保温与结构设置于长晶炉本体内，且包裹长晶空间；冷却结构部分设置于长晶炉本体内，且位于保温与结构靠近长晶空间的上方。解决现存技术中碳化硅晶体生长过程中，由于在长晶炉内不进行温度调控，而影响结晶质量，甚至导致长晶工艺失败的问题。

  长晶炉本体(1)，所述长晶炉本体(1)内具有长晶空间(11)，所述长晶空间(11)用于放

  冷却结构(3)，所述冷却结构(3)包括环形的冷却部(31)，所述冷却部(31)水平设置于

  所述长晶炉本体(1)内，并位于所述长晶空间(11)上方，且所述冷却部(31)能够与所述坩埚

  2.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征是，

  所述冷却结构(3)还包括进水管(32)和出水管(33)，所述冷却部(31)为冷却水包

  (311)，所述进水管(32)和所述出水管(33)竖直并排设置，所述进水管(32)的第一端和所述

  出水管(33)的第一端穿出所述长晶炉本体(1)，所述进水管(32)的第二端和所述出水管

  3.根据权利要求2所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：

  保温与结构(2)，所述保温与结构(2)设置于所述长晶炉本体(1)内，且包裹所述长晶空间

  所述冷却水包(311)呈环形平板状，所述冷却水包(311)的下表面与所述保温结构(2)

  4.根据权利要求2或3所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征是，

  所述进水管(32)设置第一收缩段(321)，所述第一收缩段(321)的管径沿所述进水管

  所述出水管(33)设置第一扩散段(331)，所述第一扩散段(331)的管径沿所述出水管

  5.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征是，

  所述冷却部为环形水冷管(34)，所述环形水冷管(34)的进水段(341)和出水段(342)水

  平并排设置，所述进水段(341)和所述出水段(342)穿出所述长晶炉本体(1)。

  6.根据权利要求5所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，

  所述进水段(341)设置第二收缩段(3411)，所述第二收缩段(3411)的管径沿所述进水

  所述出水段(342)设置第二扩散段(3421)，所述第二扩散段(3421)的管径沿所述出水

  7.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：

  升降结构，所述升降结构部分设置于所述长晶炉本体(1)内，所述升降结构与所述冷却

  部(31)连接，驱动所述冷却部(31)在所述长晶炉本体(1)内靠近或远离所述长晶空间(11)。

  8.根据权利要求7所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，

  所述升降结构包括升降杆和驱动电机，所述驱动电机设置在所述长晶炉本体(1)外侧，

  所述驱动电机的驱动端连接所述升降杆的第一端，所述升降杆的第二端连接所述冷却部

  (31)，所述升降杆在所述驱动电机的驱动下带动所述冷却部(31)在所述长晶炉本体(1)内

  沿竖直方向往复运动，使所述冷却部(31)靠近或远离所述长晶空间(11)。

  9.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，

  10.根据权利要求1所述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其特征在于，还包括：

  测温装置，所述测温装置设置于所述长晶炉本体(1)内的所述长晶空间(11)顶部。

  [0001]本申请涉及碳化硅晶体生长技术领域，尤其涉及一种PVT法制备碳化硅晶锭的调

  [0002]碳化硅作为一种优质的宽带隙半导体材料，具备优秀能力的电、热性能，其宽带隙、高

  介电常数、高热导率、高饱和电子速度等特点使其成为制造高温、高压、高频的大功率电子

  [0003]对于碳化硅晶体的生长，目前工业上通常用中频感应加热或者电阻加热式的

  埚的顶部中心，碳化硅原料盛放在坩埚中，且位于籽晶下方，二者中间为生长腔。当坩埚侧

  壁被感应线圈加热后，坩埚温度上升，碳化硅原料在高温下升华成气相组分，此时，碳化硅

  原料处于高温区域，籽晶处于相对低温区域，在轴向温度梯度的驱动下，气相组分到达籽晶

  [0004]但是发明人发现，现存技术中的碳化硅PVT法生长系统存在不足。在长晶初期阶

  段，籽晶被固定在温度较低的坩埚顶部中心，而此时坩埚边缘顶部温度比较高，坩埚边缘顶部

  和坩埚顶部中心温度差值对应的径向温度梯度会诱导气相组分在坩埚顶部中心以籽晶为

  中心大量沉积，导致晶体生长界面为较大的凸界面，严重的会导致边缘籽晶被刻蚀，形成局

  部孔洞，诱导多晶形成导致长晶工艺失败；在长晶后期阶段，随着晶锭的长大长厚，其结晶

  潜热向外传导的速度越来越慢，晶锭本身的温度上升，同时随着原料的不断被消耗，坩埚内

  升华气氛的饱和度越来越低，会促使已长成的晶锭表面挥发，会形成碳颗粒，形成的碳颗粒

  发生沉积，会被重新包裹进入晶锭，会诱发锭晶出现微管、多型、开裂等严重缺陷。

  [0005]本发明实施例的目的是提供一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，以解决现

  有技术中碳化硅晶体生长过程中，由于在长晶炉内不进行温度调控，而影响结晶质量，甚

  [0008]长晶炉本体，长晶炉本体内具有长晶空间，长晶空间用于放置坩埚；

  [0009]冷却结构，冷却结构包括环形的冷却部，冷却部水平设置于长晶炉本体内，并位于

  [0010]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却结构还包

  括进水管和出水管，冷却部为冷却水包，冷却水包呈环形，进水管和出水管竖直并排设置，

  进水管的第一端和出水管的第一端穿出长晶炉本体，进水管的第二端和出水管的第二端连

  接冷却水包；冷却水包水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且冷却水包能够与

  [0011]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：保温

  结构，保温与结构设置于长晶炉本体内，且包裹长晶空间；冷却水包呈环形平板状，冷却水包

  [0012]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中进水管设置第

  一收缩段，第一收缩段的管径沿进水管的第一端至第二端的第一方向递减；出水管设置第

  [0013]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却部为环形

  水冷管，环形水冷管的进水段和出水段水平并排设置，进水段和出水段穿出长晶炉本体的

  侧壁，环形水冷管水平设置于长晶炉本体内，并位于长晶空间上方，且环形水冷管能够与坩

  [0014]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中进水段设置第

  二收缩段，第二收缩段的管径沿进水段长度方向的第三方向递减；出水段设置第二扩散段，

  [0015]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：升降

  结构，升降结构部分设置于长晶炉本体内，升降结构与冷却部连接，驱动冷却部在长晶炉本

  [0016]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中升降结构包括

  升降杆和驱动电机，驱动电机设置在长晶炉本体外侧，驱动电机的驱动端连接升降杆的第

  一端，升降杆的第二端连接冷却部，升降杆在驱动电机的驱动下带动冷却部在长晶炉本体

  [0017]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中冷却部与长晶

  [0018]在一些实施例中，前述的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其中还包括：测温

  [0020]本发明提供的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其包括长晶炉本体和冷却结

  构，长晶炉本体内具有长晶空间，长晶空间用于放置坩埚；保温与结构设置于长晶炉本体内，

  且包裹长晶空间；冷却结构包括环形的冷却部，冷却部水平设置于长晶炉本体内，并位于长

  晶空间上方，且冷却部能够与坩埚侧壁的顶部对应。在碳化硅的PVT法长晶工艺中，碳化硅

  原料放置在坩埚底部，即长晶空间的底部，籽晶位于坩埚顶部中心，即长晶空间的上方，长

  晶炉本体受外侧加热器的作用升温，坩埚侧壁温度比较高，而籽晶所处的长晶空间上方温度

  较低，故坩埚侧壁顶部的温度与籽晶所处位置的温度存在差值，即径向温度梯度，冷却部能

  够与坩埚侧壁的顶部对应，实现对坩埚侧壁顶部进行冷却，从而使径向温度梯度降低，避免

  了气相组分在坩埚顶部中心沉积。当晶锭长大长厚后，晶锭逐渐靠近坩埚侧壁顶部位置，通

  过与坩埚侧壁的顶部对应的冷却结构，实现对晶锭的本体进行降温，防止其发生挥发沉积

  以致导致长晶失败的情况出现。通过本发明的应用，现存技术中碳化硅晶体生长过程中，由

  于在长晶炉内不进行温度调控，而影响结晶质量，甚至导致长晶工艺失败的问题。

  [0021]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了可以更清楚了解本发明的技术手段，

  并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

  [0022]为了更清楚地说明本公开实施例或现存技术中的技术方案，下面将对实施例或现

  有技术描述中所需要用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本

  公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以

  [0023]图1示意性地示出了本发明实施例提供的一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶

  [0024]图2示意性地示出了本发明实施例提供的一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶

  [0025]图3示意性地示出了本发明实施例提供的另一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长

  [0026]图4示意性地示出了本发明实施例提供的又一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长

  [0027]图5示意性地示出了本发明实施例提供的其他一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温

  [0031]3、冷却结构；31、冷却部；32、进水管；33、出水管；34、环形水冷管；311、冷却水包；

  321、第一收缩段；331、第一扩散段；341、进水段；342、出水段；3411、第二收缩段；3421、第二

  [0033]下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详

  细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可

  以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范

  [0034]本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分

  表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对

  布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

  [0035]需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两

  个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为便于描述本

  公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件一定要有特定的方位、以特定的方

  位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相

  [0036]此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或

  者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许

  范围以内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”

  等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的

  [0037]还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、

  “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连

  接；可以是直接相连，也能够最终靠中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可

  视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二

  器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在

  [0038]本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非

  另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相

  关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除

  [0039]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适

  [0040]目前，从市场形式的发展来看，碳化硅的应用愈来愈普遍。碳化硅作为一种优质的

  宽带隙半导体材料，其具备优秀能力的电、热性能，且其宽带隙、高介电常数、高热导率、高饱和

  电子速度等特点使其成为制造高温、高压、高频的大功率电子器件的理想材料。用碳化硅晶

  体作为衬底所制备的功率器件被大范围的应用于新能源汽车、高压输电、LED照明、5G和航空航

  天等多个领域。且随着目前市场的需求，碳化硅晶体形成的碳化硅晶锭已由传统的6英寸向

  [0041]本发明人注意到，对于现有的制备8英寸碳化硅晶锭的PVT法生长系统中，在长晶

  初期阶段，籽晶被固定在温度较低的坩埚顶部中心，而此时坩埚顶部边缘温度比较高，坩埚顶

  部边缘和坩埚顶部中心温度差值对应的径向温度梯度会诱导气相组分在坩埚顶部中心以

  籽晶为中心大量沉积，导致晶体生长界面为较大的凸界面，严重的会导致边缘籽晶被刻蚀，

  形成局部孔洞，诱导多晶形成导致长晶工艺失败；在长晶后期阶段，随着晶锭的长大长厚，

  其结晶潜热向外传导的速度越来越慢，晶锭本身的温度上升，同时随着原料的不断被消耗，

  坩埚内升华气氛的饱和度越来越低，会促使已长成的晶锭表面挥发，会形成碳颗粒，形成的

  碳颗粒发生沉积，会被重新包裹进入晶锭，会诱发锭晶出现微管、多型、开裂等严重缺陷。

  [0042]未解决上述的问题，申请人研究之后发现，可以在设计上对碳化硅的长晶过程进行

  温度调控。具体设计思路分为两个阶段，在长晶的前期，由于坩埚边缘顶部和坩埚顶部中心

  温度差值对应的径向温度梯度会诱导气相组分在坩埚顶部中心以籽晶为中心大量沉积，发

  明人考虑对坩埚边缘顶部采取冷却手段，以降低径向温度梯度。在长晶的后期，晶锭本身温

  度升高是导致后续问题的源头，发明人考虑对晶锭本身采取冷却手段。同时，考虑到长晶后

  期晶锭已经呈长大长厚的状态，发明人考虑是不是有一种冷却手段能够对长晶的全过程进行

  [0043]基于上述考虑，发明人经过深入研究，设计了一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长

  晶炉，采取对应于碳化硅晶体长晶工艺的冷却手段，解决现存技术中碳化硅晶体生长过程

  中，由于在长晶炉内不进行温度调控，而影响结晶质量，甚至导致长晶工艺失败的问题。

  [0044]以下实施例为了方便说明，以本申请一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉为

  [0045]如图1所示，本发明提供一种PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，包括长晶炉本

  体1和冷却结构3；长晶炉本体1内具有长晶空间11，长晶空间11用于放置坩埚12；冷却结构3

  包括环形的冷却部31，冷却部31水平设置于长晶炉本体1内，并位于长晶空间11上方，且冷

  [0046]具体地，长晶炉本体1内具有长晶空间11，长晶空间11用于放置坩埚12，在PVT法制

  备碳化硅晶锭的长晶工艺中，碳化硅原料放置在坩埚12底部，即长晶空间11的底部，坩埚12

  具有顶盖，籽晶位于坩埚12顶部的顶盖下表面中心，即长晶空间11的上方，长晶空间11放置

  的坩埚12内原料和籽晶中间的区域为碳化硅原料高温加热升华的气相组分运动区域，本装

  [0047]为实现本装置长晶炉的温度调控功能，本装置的长晶炉本体1内设置有冷却结

  构3，冷却结构3包括环形的冷却部31，冷却部31水平设置于长晶炉本体1内，并位于长晶空

  间11上方，且冷却部31能够与坩埚12侧壁的顶部对应。在长晶初期阶段，籽晶所处的坩埚12

  顶部中心由于距离长晶炉外侧的加热器较远，此处温度较低，而坩埚12侧壁顶部由于距离

  长晶炉外侧加热器较近，温度比较高，故坩埚12侧壁顶部的温度与籽晶所处位置的温度存在

  差值，即径向温度梯度。为了减小径向温度梯度，本装置冷却结构3的冷却部31对应设置于

  坩埚12侧壁的顶部，位于长晶空间11的上方，且环形的冷却部31能够对坩埚12侧壁上方的

  环形区域均进行冷却，从而使径向温度梯度降低，避免了气相组分在籽晶所处的顶盖下表

  面中心位置沉积。在长晶的后期阶段，随着晶锭长大长厚，冷却结构3也能对晶锭本体进行

  [0048]冷却结构3可以为流通有冷却介质的冷却包或者冷却块，也可以为对应于保温结

  构2靠近长晶空间11上方设置的通有冷却介质的冷却管，能够最终靠调节冷却介质的流速，调

  控冷却结构3的冷却效果，也能够最终靠改变冷却结构3与保温与结构2的距离，使对应于长晶空

  间11内的冷却效果改变。冷却介质可以为水，也可以为混合冷却液、冷却油等，具体不限，只

  [0049]本发明提供的PVT法制备碳化硅晶锭的调温长晶炉，其包括长晶炉本体1和冷却结

  构3，长晶炉本体1内具有长晶空间11，长晶空间11用于放置坩埚12；保温与结构2设置于长晶

  炉本体1内，且包裹长晶空间11；冷却结构3包括环形的冷却部31，冷却部31水平设置于长晶

  炉本体1内，并位于长晶空间11上方，且冷却部31能够与坩埚12侧壁的顶部对应。在碳化硅

  的PVT法长晶工艺中，碳化硅原料放置在坩埚12底部，即长晶空间11的底部，籽晶位于坩埚

  12顶部中心，即长晶空间11的上方，长晶炉本体1受外侧加热器的作用升温，坩埚12侧壁温

  度较高，而籽晶所处的长晶空间11上方温度较低，故坩埚12侧壁顶部的温度与籽晶所处位

  置的温度存在差值，即径向温度梯度，冷却部31能够与坩埚12侧壁的顶部对应，实现对坩埚

  12侧壁顶部进行冷却，从而使径向温度梯度降低，避免了气相组分在坩埚12顶部中心沉积。

  当晶锭长大长厚后，晶锭逐渐靠近坩埚12侧壁顶部位置，通过与坩埚12侧壁的顶部对应的

  冷却结构3，实现对晶锭的本体进行降温，防止其发生挥发沉积以致导致长晶失败的情况出

  现。通过本发明的应用，现存技术中碳化硅晶体生长过程中，由于在长晶炉内没有进行温度

  [0050]如图1所示，在一些实施例中，冷却结构3还包括进水管32和出水管33，冷却部31为

  冷却水包311，冷却水包311呈环形，进水管32和出水管33竖直并排设置，进水管32的第一端

  和出水管33的第一端穿出长晶炉本体1，进水管32的第二端和出水管33的第二端连接冷却

  水包311；冷却水包311水平设置于长晶炉本体1内，并位于长晶空间11上方，且冷却水包311

  [0051]具体地，为实现本装置冷却结构3对长晶工艺的温度调控，本装置的冷却结构3

  还包括进水管32和出水管33，冷却水包311呈环形。其中，进水管32和出水管33竖直并排设

  置，使得安装便捷的同时，冷却水流在冷却结构3内的流动更加温度，方便对冷却结构3的冷

  却效果进行调节。并且进水管32的第一端和出水管33的第一端穿出长晶炉本体1，以方便在

  长晶炉本体1外部连接水泵、水箱等外部设备，实现对水流量的调节，达到温度调控的目的。

  [0052]进水管32的第二端和出水管33的第二端连接冷却水包311，且环形的冷却水包311

  设置于长晶炉本体1内，并位于长晶空间11上方，且冷却水包311能够与坩埚12侧壁的顶部

  对应。通过冷却水包311对坩埚12侧壁顶部对应的区域进行冷却，使坩埚12侧壁顶部温度和

  籽晶所处的坩埚12顶部中心温度之间的径向温度梯度降低，实现对长晶初期径向温度梯度

  的调节。同时，长晶后期阶段，晶锭本体的长大长厚，其更靠近坩埚12侧壁顶部位置，从而实

  现环形冷却水包311对晶锭本体的降温。冷却水包311的材质选用导热性能较好的材料，以

  [0053]冷却水包311连接进水管32的第二端和出水管33的第二端，其连接方式能为在

  冷却水包311上设置螺纹通孔，进水管32和出水管33的第二端设置螺纹，两者配合连接；也

  可以为其他配合方式，也可以为外部介质固封，或者二者一体成型，只要能实现冷却水包

  [0054]如图1和图2所示，在一些实施例中，还包括保温与结构2，保温与结构2设置于长晶炉本

  体1内，且包裹长晶空间11；冷却水包311呈环形平板状，冷却水包311的下表面与保温与结构2

  [0055]具体地，由于在长晶初期阶段，籽晶所处的长晶空间11上方温度较低，故坩埚12侧

  壁顶部的温度与籽晶所处位置的温度存在差值，即径向温度梯度，故通过冷却水包311对坩

  埚12侧壁顶部对应的区域进行冷却，环形平板状的冷却水包311与保温结构2包裹的长晶空

  间11接触更加均匀，在同一水平面上，平板状的冷却水包311提供的冷却面积更大，从而对

  坩埚12侧壁顶部能够产生更稳定的冷却效果，以此来降低径向温度梯度，实现本装置在长晶

  初期对长晶工艺的温度调控。同时，由于长晶后期阶段晶锭长大长厚，其边缘逐渐靠近坩埚

  12侧壁，环形平板状的冷却水包311也能在晶锭对应的上方区域提供稳定的冷却覆盖范围，

  [0056]并且环形平板状的冷却水包311更方便冷却装置在长晶炉内的安装放置，冷却水

  在冷却水包311内的流动产生的冷却范围也更稳定，当使用冷却结构3进行温度调节时，

  能起到更稳定的冷却效果，且平板状的冷却水包311保证了冷却水包311下方的温度调控更

  [0057]进一步的，冷却水包311的下表面与保温与结构2的顶部间设置有预设距离，预设距

  离为5～200mm。当预设距离为5mm时，冷却水包311的下表面与保温与结构2的顶部间具有一定

  间隙，间隙为冷却水包311的安装提供了一定空间，且热量经长晶炉本体1内二者之间间隙

  内空气进行传导，实现冷却水包311对坩埚12侧壁顶部的冷却。当预设距离为200mm时，上述

  间隙增大，由于空气传导作用在冷却水包311内合适的水流量下，仍能对坩埚12顶部侧壁产

  [0058]当预设距离为100mm时，间隙宽度相较于上述两种情况适中，避免冷却水包311与

  保温结构2非间接接触，便于冷却水包311安装布置在长晶炉本体1内的同时，使冷却水包311

  能够对坩埚12侧壁顶部起到合适的冷却效果。具体的距离能够准确的通过长晶工艺的实际情况对

  [0059]并且，需要时也能够准确的通过上述预设距离通过调节冷却水包311与保温与结构2的顶部

  间距离，实现对长晶工艺的温度调节，也能够使用自动控制的升降装置对距离进行实时的

  [0060]如图3所示，在一些实施例中，进水管32设置第一收缩段321，第一收缩段321的管

  径沿进水管32的第一端至第二端的第一方向A递减；出水管33设置第一扩散段331，第一扩

  [0061]具体地，为了使水在同等输入功率下使冷却水包311具有更加好的冷却效果，通过改

  变水的流速来实现，实现的方式为在进水管32设置第一收缩段321，第一收缩段321的管径

  沿进水管32的第一端至第二端的第一方向A递减。当水沿第一方向A经过进水管32流进冷却

  水包311的过程中，在第一收缩段321处，由于进水管32的管径递减，横截面积减少，水的流

  速增加，使得进入冷却水包311的水在同等输入功率下在第一收缩段321的作用下加速至更

  [0062]同时，环形冷却水包311内的被第一收缩段321加速过的水循环流出，经过出水管

  33时，通过出水管33上第一扩散段331的设置，使水在沿第二方向B经过出水管33时由于出

  水管33的管径递增，横截面积变大，水的流速降低，降低了出水管33输出水流的工作压力，

  进而提供了冷却结构3整体的稳定性，提高了本装置在长晶工艺过程中冷却的安全性。

  [0063]必须要格外注意的是，可设为冷却水包311的宽度大于进水管32第二端或出水管33第

  二端的管径，进而当水经进水管32上的第一收缩段321进行加速后，进入冷却水包311时会

  有减速的过程，进而使流速增量在合适的范围内以维持冷却结构3的稳定。且当冷却水包

  311的宽度大于出水管33第二端的管径时，水在从冷却水包311进入出水管33的过程中会有

  流速增加的一个过程，来提升了冷却水包311的水循环效率，流速增加后的水经第一扩散

  [0064]另外，在冷却结构3的冷却水包311连接循环的进水管32和出水管33的基础上，本

  装置在冷却水包311内部还可设为有多条循环水道。在相同的流量情况下，循环水道的设

  置使单位时间内冷却水包311与坩埚12侧壁顶部区域的换热面积降低，由于换热效率等于

  负荷除以换热面积，故冷却水包311与长晶炉本体1内的坩埚12侧壁顶部区域的换热效率提

  [0065]还可以为了在长晶炉本体1外侧对通过水流量调节实现对冷却结构3冷却效果的

  调控，可以为本装置冷却结构3设置进水控制阀和出水控制阀，进水控制阀连接在进水管32

  穿出长晶炉本体1的一侧，同样出水控制阀连接在出水管33穿出长晶炉本体1的一侧。通过

  [0066]如图4所示，在一些实施例中，冷却结构3为环形水冷管34，环形水冷管34的进水段

  341和出水段342水平并排设置，进水段341和出水段342穿出长晶炉本体1的侧壁，环形水冷

  [0067]具体地，本装置的冷却结构3还能够最终靠另一种实施例实现对长晶炉内温度的调

  控，设置环形水冷管34形式的冷却结构3，具体为环形水冷管34的进水段341和出水段342水

  平并排设置，且进水段341和出水段342穿出长晶炉本体1侧壁以连接外部给水装置，环形水

  冷管34水平设置于长晶炉本体1内，并位于长晶空间11上方，且环形水冷管34能够与坩埚12

  侧壁的顶部对应，通过环形水冷管34对坩埚12侧壁上方进行温度调节，以实现降低径向温

  [0068]通过调节环形水冷管34流过的水流量，实现对温度的调控，并且，环形水冷管34也

  [0069]如图5所示，在一些实施例中，进水段341设置第二收缩段3411，第二收缩段3411的

  管径沿进水段341长度方向的第三方向C递减；出水段342设置第二扩散段3421，第二扩散段

  [0070]具体地，为了使水在在同等输入功率下使环形水冷管34具有更加好的冷却效果，通

  过改变水的流速来实现，实现的方式为在进水段341设置第二收缩段3411，第二收缩段3411

  的管径沿进水段341长度方向的第三方向C递减。当水沿第三方向经过进水段341后，在第二

  收缩段3411处，由于进水段341的管径递减，横截面积较少，使环形水冷管中水的流速增加，

  [0071]同时，环形水冷管34内的被第二收缩段3411加速过的水循环流出，经过出水段342

  时，通过出水段342上第二扩散段3421的设置，使水在沿第四方向D经过出水段342时由于出

  水段342的管径递增，横截面积变大，流出环形水冷管34的水的流速降低，进而提供了环形

  [0072]在一些实施例中，还包括升降结构，升降结构部分设置于长晶炉本体1内，升降结

  构与冷却结构3连接，驱动冷却结构3在长晶炉本体1内靠近或远离保温与结构2的顶部。

  [0073]具体地，通过调节冷却结构3与保温与结构2顶部的距离，也就是调节冷却结构3和长

  晶空间11上方的距离，实现不同的冷却效果，在本实施例中，长晶炉本体1内还设置有升降

  结构，升降结构与冷却结构3连接，通过驱动冷却结构3在长晶炉本体1内靠近或远离保温结

  构2的顶部，实现长晶工艺过程中冷却结构3的不同效果的温度调节。且在实际使用中，可以

  一边采取调控冷却结构3的水流量一边通过升降结构调控距离实现温度调节，也可以两种

  [0074]升降结构能够使用多种形式，能够使用单跪柱式或者多跪柱式，也能够使用套筒

  油缸式，各节筒嵌套实现升降，也能够使用桁架式的龙门升降结构等，只要能实现驱动冷却

  [0075]必须要格外注意的是，当冷却结构3连接升降结构以实现在长晶炉本体1内的升降运动

  时，长晶炉本体1内需要为冷却结构3的升降运动预留空间。并且升降运动的距离根据冷却

  [0076]在一些实施例中，升降结构包括升降杆和驱动电机，驱动电机设置在长晶炉本体1

  外侧，驱动电机的驱动端连接升降杆的第一端，升降杆的第二端连接冷却结构3，升降杆在

  驱动电机的驱动下带动冷却结构3在长晶炉本体1内沿竖直方向往复运动，使冷却水包311

  [0077]具体地，为了节约升降结构在长晶炉本体1内设置所需的空间，本实施中设置升降

  杆和驱动电机组成的升降结构，其中驱动电机设置在长晶炉本体1外侧，驱动端连接升降杆

  的第一端，升降杆的第二端连接冷却结构3。升降杆可以为多级杆体跪柱式连接，也可以为

  多级套筒连接的形式，在驱动电机的驱动下带动冷却结构3在长晶炉本体1内沿竖直方向往

  [0078]在一些实施例中，冷却部31与长晶空间11之间设置有导热部件。

  [0079]具体地，为了更好的提高本装置中冷却结构3的冷却部31的冷却效果，由于冷却部31位于

  长晶空间11上方，且对应于坩埚12侧壁的顶部，故在冷却部31与长晶空间11之间设置有导

  热部件。由于长晶炉本体1内在长晶工艺进行时处于高温环境，故导热部件应在具备良好导

  热性能的同时具备良好的耐热性能。导热部件能够使用高钢陶瓷、钨合金、钼合金等耐热性

  能和导热性能优异的材料制造成，通过更好的对冷却部31与坩埚12侧壁顶部进行热量传递，

  [0080]在一些实施例中，还包括测温装置，测温装置设置于长晶炉本体1内的长晶空间11

  [0081]具体地，为实现对长晶炉本体1内温度的实时测量，方便本装置冷却结构3对炉

  内温度进行调控，保证碳化硅长晶工艺的正常进行，在长晶炉本体1内设置有测温装置。由

  于本装置一种原因是对长晶前期籽晶所处的坩埚12顶部中心位置和坩埚12顶部边缘之间的

  径向温度梯度进行调控，另一方面是对长晶后期长大长厚的晶锭进行温度调控，考虑到长

  晶炉内的保温与结构2和长晶空间11的布局，将测温装置设置与长晶炉本体1内的长晶空间11

  [0082]测温装置能是红外测温装置，也可以是电阻测温仪器，在炉外可以连接外部设

  备实时监控接收长晶空间11顶部的温度数据，基于得到的数据和长晶工艺进行的程度，反

  馈给操作人员，操作人员通过冷却装置对长晶空间11顶部区域及时的进行温度调节，实现

  [0083]至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了尽最大可能避免遮蔽本公开的构思，没有描述

  本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，可完全明白如何实施这里

  [0084]虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技

  术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技

  术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例做修改或者

  对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项

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