一种液相生长碳化硅的装置的制作方法

本实用新型属于碳化硅晶体生长技术领域，具体涉及一种液相生长碳化硅的装置。

背景技术：

现有的液相法生长碳化硅晶体技术，都是通过加热的方式将硅在高纯石墨坩埚中融化，形成碳在硅中的溶液，再将头部贴付有籽晶的石墨轴伸入到溶液中进行生长。由于此种生长方法，其所使用的坩埚为开放式设计，就造成熔融状态下的硅出现挥发现象，并通过上部开孔挥发到保温材料中，并在外部保温材料中结晶，造成保温材料的损坏，致使加工成本的增加。

现有技术中为了防止硅蒸汽与保温材料反应，会在坩埚上加入石墨的坩埚盖。虽然带开孔的石墨坩埚盖一定程度上保护了保温层，但坩埚与坩埚盖之间，由于加工公差的存在，会存在一定的间隙，不能保证坩埚与坩埚盖之间完全的贴合。如果加工误差大的情况下，硅蒸汽会大量的从坩埚与坩埚盖之间的空隙中逸出，使包围在坩埚外围的保温层内部结晶，导致保温性能的严重恶化。另外，从现有碳化硅生长技术可以看出，控制溶液温度和溶液温度梯度是晶体生长的必要条件之一。但现有液相法生长设备中，控制温度梯度只能通过控制温场分布或ACRT来实现，是从加热方面和促进溶液内循环方面进行干预，方法单一。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种液相生长碳化硅的装置，既可以有效避免硅蒸汽的逸出，又能够对温度梯度以及温场进行有效控制，保证了而晶体的高质量稳定生长。

本实用新型采用以下技术方案：一种液相生长碳化硅的装置，包括坩埚和坩埚盖，坩埚盖上设有籽晶杆，坩埚壁顶部设有至少一个凹槽，坩埚盖上设有至少一个与凹槽相适应的凸起，凹槽和相应凸起之间形成曲折通道；所述的坩埚具有真空夹层；所述的籽晶杆为U字型空心管。

采用上述结构，坩埚和坩埚盖之间，即凹槽和凸起之间会形成一条弯折的通道。在碳化硅的生长过程中，通过公差的配合，可以保证这条弯折的通道足够的小。或者完全不要求公差配合，只要有一个这样弯折的通道，在碳化硅的生长过程中，硅蒸汽挥发，在通过折弯通道的过程中会逐渐冷却，并在通道内凝结，在凝结过程中与石墨反应生成碳化硅，将折弯通道封堵，使硅蒸汽不能通过坩埚和坩埚盖之间的空隙泄漏到保温层中。进而保证了高纯保温层的使用寿命，降低了生产成本。

所述的坩埚具有真空夹层，使得坩埚本体具有遮热作用，当温场发生波动时，内部熔体感知温场变化的能力大大延迟和削弱，具有屏蔽热场波动的能力，更利于晶体的稳定成长。

所述的籽晶杆为U字型空心管。在晶体生长过程中，可以向其中通入冷却气体或者冷却水。晶体生长的驱动力，是籽晶和溶液之间的固液界面的温度梯度。在生长过程中，冷的气体/水从U字型空心管一端进入，然后从另一端排出，可控制气体/水的流动速度和种类，控制对籽晶的冷却作用。因为进出管路和中空结构的存在，籽晶表面的热量可以快速的被气体/水带走，从而在籽晶和溶液之间形成较大的温度梯度，使晶体的生长速度增大，同时又能避免了溶液中过大的温度梯度造成的杂晶影响。

所述的籽晶杆上部设有旋转提升机构，可以实现对籽晶杆的旋转提升。

进一步的，所述的凹槽内设有密封柔性材料，用于达到更加密封的效果。所述的密封柔性材料可以选用铜片或者本领域常用的可以与硅蒸汽进行反应的材料。

经过发明人实验发现，所述的凹槽为3个，所述的凸起为3个时，可以保证凹槽和凸起之间形成的弯折通道足够长，使硅蒸汽能够完全在通道内冷却凝结，与石墨生成碳化硅。

综上所述，本实用新型结构简单，不仅可以通过特殊的结构设计避免了硅蒸汽的外逸，进而保护了外面的保温材料，降低了生产成本。而且又能够对温度梯度以及温场进行有效控制，保证了而晶体的高质量稳定生长。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中A部分局部放大结构示意图；

图中：1、坩埚，2、坩埚盖，3、籽晶杆，4、凹槽，5、凸起，6、曲折通道，7、真空夹层，8、旋转提升机构，9、密封柔性材料，10、籽晶。

具体实施方式

一种液相生长碳化硅的装置，包括坩埚1和坩埚盖2，坩埚盖2上设有籽晶杆3，坩埚壁顶部设有至少一个凹槽4，坩埚盖2上设有至少一个与凹槽4相适应的凸起5，凹槽4和相应凸起5之间形成曲折通道6；所述的坩埚1具有真空夹层7；所述的籽晶杆3为U字型空心管。

所述的籽晶杆3上部设有旋转提升机构8。

所述的凹槽4内设有密封柔性材料9。

所述的凹槽4为3个，所述的凸起5为3个。