專(zhuān)利名稱(chēng)：一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種坩堝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
SiC半導(dǎo)體材料是繼第一代元素半導(dǎo)體材料(Si)和第二代化合物半導(dǎo)體材料(GaAs、GaP、InP 等)之后發(fā)展起來(lái)的第三代寬帶隙(Wide Band-gap Semiconductor, WBS)半導(dǎo)體材料的代表。與前兩代半導(dǎo)體材料相比，SiC具有寬帶隙、高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度以及極好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在光電子和微電子領(lǐng)域，具有巨大的應(yīng)用潛力。目前，PVT法已被證實(shí)是能夠生長(zhǎng)大尺寸SiC單晶最有效的標(biāo)準(zhǔn)方法。典型的SiC晶體生長(zhǎng)室由坩堝蓋和坩堝體組成，坩堝蓋的作用是放置籽晶，坩堝體鍋底的作用是放置粉料。石墨纟甘禍在采用感應(yīng)加熱方式的物理氣相輸運(yùn)(Physical Vapor Transport, PVT)法，晶體生長(zhǎng)系統(tǒng)中不僅是熱的產(chǎn)生體，也是晶體生長(zhǎng)的反應(yīng)室。除設(shè)備本身的設(shè)計(jì)外，石墨坩堝的結(jié)構(gòu)直接影響生長(zhǎng)溫度分布?，F(xiàn)有的SiC晶體技術(shù)中，典型的 甘禍結(jié)構(gòu)如圖1所不，石墨樹(shù)禍由樹(shù)禍蓋和樹(shù)禍體組成。坩堝體可分為I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)；I區(qū)位放置籽晶4區(qū)域，位于坩堝蓋上，II區(qū)是晶體生長(zhǎng)區(qū)域5，III區(qū)放置原料區(qū)域6 ;晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，II區(qū)的溫場(chǎng)分布決定了結(jié)晶體的品質(zhì)，從圖1中可以看出，圓柱形石墨坩堝體的II區(qū)5和III區(qū)6的坩堝結(jié)構(gòu)是一體形成，這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致原料區(qū)和生長(zhǎng)區(qū)的體積固定，且很難獨(dú)立控制結(jié)晶區(qū)域5即生長(zhǎng)區(qū)(II區(qū))的溫場(chǎng)分布及尺寸大小。坩 堝體2由三高石墨加工而成，坩堝蓋I與坩堝體2通過(guò)螺紋連接，感應(yīng)線(xiàn)圈7通交變電流，石墨材料制備的加熱器5會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電流，由于存在肌膚效應(yīng)，通過(guò)加熱器的電流大于通過(guò)坩堝的電流，因此，加熱器溫度高于坩堝溫度，并且在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中沿徑向和軸向均會(huì)形成溫差。晶體中存在的熱應(yīng)力，影響晶體的結(jié)晶質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有技術(shù)中坩堝體的II區(qū)和III區(qū)的坩堝結(jié)構(gòu)是一體形成導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的溫場(chǎng)分布不均勻，影響晶體的結(jié)晶質(zhì)量的缺陷。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，包括坩堝鍋蓋及坩堝體，所述坩堝體包括用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁和用于放置原料的第二坩堝壁和坩堝底結(jié)構(gòu)，所述第一坩堝壁的上端與所述坩堝蓋活動(dòng)連接；所述第一坩堝壁的下端與所述第二坩堝壁的上端可拆卸連接；所述第二坩堝壁下端與坩堝底固定連接；所述第一坩堝壁及坩堝蓋內(nèi)為生長(zhǎng)腔，所述第二坩堝壁與所述坩堝底內(nèi)為原料腔，所述生長(zhǎng)腔與所述原料腔相連通。本實(shí)用新型的有益效果是:在坩堝體中用于晶體生長(zhǎng)區(qū)域及用于放置原料區(qū)域的坩堝體為分體制成，分別第一坩堝壁和第二坩堝壁及坩堝底構(gòu)成，即生長(zhǎng)腔與原料腔可拆卸的連接，可以根據(jù)需要設(shè)置生長(zhǎng)腔的高度，該結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立控制晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的溫場(chǎng)分布，減少晶體中存在的熱應(yīng)力、異晶型等缺陷，從而大大提聞了晶體的結(jié)晶質(zhì)量。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述第一坩堝壁和第二坩堝壁均為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其二者之間可拆卸連接。[0011 ] 進(jìn)一步，所述第一坩堝壁高度在20毫米 70毫米，直徑大于50毫米，即生長(zhǎng)腔的高度在20毫 70mm，直徑大于50毫米。也可以根據(jù)制備不同碳化硅晶體的需要制定適宜高度的生長(zhǎng)腔的高度。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過(guò)調(diào)整第一坩堝壁及第二坩堝壁的長(zhǎng)度改變生長(zhǎng)腔與原料腔的尺寸大小，控制碳化硅晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中的徑向溫場(chǎng)分布和軸向溫場(chǎng)分布，減少晶體中存在的熱應(yīng)力、異晶型等缺陷，從而大大提聞了晶體的結(jié)晶質(zhì)量。進(jìn)一步，所述第一坩堝壁的下端與第二坩堝壁的上端螺紋連接。也可以通過(guò)其它的連接方式緊密扣接。進(jìn)一步，所述用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁為絕緣體材料或者碳化合物制成。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:采用絕緣體材料制備的生長(zhǎng)腔，碳化硅晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中的熱場(chǎng)分布更加趨于均勻，保證晶體的結(jié)晶質(zhì)量。進(jìn)一步,所述絕緣體材料為碳化鉭材料。進(jìn)一步，所述坩 堝蓋、第二坩堝壁及坩堝底均為石墨制成。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中物理氣相法生長(zhǎng)碳化硅晶體的坩堝結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:1、坩堝蓋，2、坩堝體，201、第一坩堝壁、202、第二坩堝壁，203、坩堝底，3、加熱器，
4、放置籽晶區(qū)域，5、晶體生長(zhǎng)區(qū)域，6、放置原料區(qū)域，7、感應(yīng)線(xiàn)圈。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。如圖2所示，一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，包括坩堝鍋蓋I及坩堝體2，所述坩堝體2包括用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁201和用于放置原料的第二坩堝壁202和坩堝底203結(jié)構(gòu)，所述第一坩堝壁201的上端與所述坩堝蓋I活動(dòng)連接；所述第一坩堝壁201的下端與所述第二坩堝壁202的上端活動(dòng)連接；所述第二坩堝壁202下端與坩堝底203固定連接；所述第一坩堝壁201及坩堝蓋I內(nèi)為生長(zhǎng)腔，所述第二坩堝壁202與所述坩堝底203內(nèi)為原料腔，所述生長(zhǎng)腔5與所述原料腔6相連通。所述坩堝蓋內(nèi)側(cè)為放置籽晶的區(qū)域4。在制備2英寸以上(直徑大于50mm)碳化硅晶體過(guò)程中，生長(zhǎng)腔的高度，即所述第一坩堝壁201的高度在20mm 70mm，直徑大于50mm。其中所述第一坩堝壁201和第二坩堝壁202均為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其二者之間通過(guò)螺紋固定連接，坩堝蓋I與生長(zhǎng)腔5通過(guò)螺紋或者其方式緊密相扣，生長(zhǎng)腔5和原料腔6通過(guò)螺紋或者其他方式緊密相扣。該實(shí)施例中所述第一坩堝壁201的下端與第二坩堝壁202的上端是通過(guò)螺紋連接，即生長(zhǎng)腔5和原料腔6通過(guò)螺紋連接。所述用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁201為碳化鉭材料；所述坩堝蓋1、第二坩堝壁202及坩堝底203均為石墨制成。這樣設(shè)計(jì)的坩堝結(jié)構(gòu)可以通過(guò)調(diào)節(jié)坩堝中的尺寸改變晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中徑向和軸向的溫場(chǎng)分布，同時(shí)晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中的溫場(chǎng)分布更加均勻，從而提高晶體結(jié)晶質(zhì)量。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，包括坩堝鍋蓋及坩堝體，其特征在于，所述坩堝體包括用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁和用于放置原料的第二坩堝壁和坩堝底結(jié)構(gòu)，所述第一坩堝壁的上端與所述坩堝蓋活動(dòng)連接；所述第一坩堝壁的下端與所述第二坩堝壁的上端可拆卸連接；所述第二坩堝壁下端與坩堝底固定連接；所述第一坩堝壁及坩堝蓋內(nèi)為生長(zhǎng)腔，所述第二坩堝壁與所述坩堝底內(nèi)為原料腔，所述生長(zhǎng)腔與所述原料腔相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一坩堝壁和第二坩堝壁均為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其二者之間可拆卸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一坩堝壁的高度在20mm 70mm,直徑大于50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一坩堝壁的下端與第二坩堝壁的上端螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述用于晶體生長(zhǎng)的第一坩 堝壁為絕緣體材料或者碳化合物制成。
6.根 據(jù)權(quán)利要求5所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣體材料為碳化鉭材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述坩堝蓋、第二坩堝壁及坩堝底均為石墨制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種碳化硅晶體生長(zhǎng)的坩堝結(jié)構(gòu)，包括坩堝鍋蓋及坩堝體，所述坩堝體包括用于晶體生長(zhǎng)的第一坩堝壁和用于放置原料的第二坩堝壁和坩堝底結(jié)構(gòu)，所述第一坩堝壁的上端與所述坩堝蓋活動(dòng)連接；所述第一坩堝壁的下端與所述第二坩堝壁的上端可拆卸連接；所述第二坩堝壁下端與坩堝底固定連接；所述第一坩堝壁及坩堝蓋內(nèi)為生長(zhǎng)腔，所述第二坩堝壁與所述坩堝底內(nèi)為原料腔，所述生長(zhǎng)腔與所述原料腔相連通。在坩堝體中用于晶體生長(zhǎng)區(qū)域及用于放置原料區(qū)域的坩堝體為分體制成，分別第一坩堝壁和第二坩堝壁及坩堝底構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立控制晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的溫場(chǎng)分布，減少晶體中存在的熱應(yīng)力、異晶型等缺陷，從而大大提高了晶體的結(jié)晶質(zhì)量。
文檔編號(hào)C30B23/00GK203096233SQ201320017859
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者陶瑩, 高宇, 段聰, 趙梅玉, 鄧樹(shù)軍 申請(qǐng)人:河北同光晶體有限公司