一种多孔坩埚的制作方法

本实用新型属于新材料晶体加工领域，具体涉及一种多孔坩埚。

背景技术：

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。高纯碳化硅单晶是制备高频、大功率微波器件的首选材料，但高纯半绝缘碳化硅单晶由于其纯度要求较高，故而单晶制备技术难度大，目前其制备技术仅为少数国家所掌握。高纯半绝缘碳化硅单晶纯度的主要技术难点是高纯碳化硅原料的制备。由于合成碳化硅原料中的硅粉和碳粉中含有较高浓度的杂质，以致在合成的碳化硅粉料及后续使用粉料生长的碳化硅单晶中不可避免的引入了一定浓度的杂质，从而成为高纯半绝缘碳化硅单晶生长过程中最大的技术壁垒之一。

目前碳化硅粉料制备主要使用自蔓延高温合成法实现。这种方法利用高温给予反应物初始发热，使其开始产生化学反应；随着反应进行，未反应的物质在反应放热的条件下继续完成化学反应，然而此种方法需添加额外的辅助反应剂才能维持进行，从而不可避免的造成外来杂质的污染，难以合成高纯度的碳化硅粉料，同时物料密集堆积，存在反应不彻底，传热不均等诸多问题，这都限制了高纯度碳化硅晶体的生产。

技术实现要素：

根据现有技术存在的不足和空白，本实用新型的发明人提供了一种全新的多孔坩埚，该坩埚包括多孔石墨坩埚和多孔石墨托盘，可以配合高纯度硅烷和高纯度碳粉为原料，在惰性气体的保护下可以获得高纯度的碳化硅粉料；采用结构的坩埚，实现了物料的分层堆放，避免了其他物质带入的杂质，同时提高了硅烷和碳粉的接触面积，有利于热量的传递，提高了原料的利用率提高了反应收率和最终产品碳化硅粉料的纯度，填补了现有技术的空白。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种多孔坩埚，具体结构如下：

包括多孔的石墨坩埚以及内置的多孔石墨托盘，所述多孔的石墨坩埚包括坩埚盖和坩埚体，所述坩埚盖和坩埚体上均设置有通孔A；

所述多孔石墨托盘由若干层石墨托盘组成，所述石墨托盘之间通过石墨托承载；所述的石墨托盘上设置有通孔B；

通孔A3的孔径大于通孔B5的孔径，便于加工时硅烷的通入，同时便于气体的流通。

采用本实用新型提供的多孔坩埚，制备时将高纯碳粉直接置于多孔石墨托盘上(空开通孔B的位置)，每层托盘上均可承装碳粉，提高了原料的利用率增加了产量，而选用高纯度硅烷作为原料后，其以气态形式进入坩埚，由于高纯度碳粉分层放置，这样就大大增加了硅烷与碳粉的接触面积，更加有利于反应的进行，且分层放置后受热更加均匀，反应进行的更加彻底，而通孔 B的存在则可以使得硅烷气体能够在石墨托盘的垂直方向上运动，进一步增加反应面积和反应速度；

由于坩埚也采用了多孔设计，其坩埚盖和坩埚体上也均设置有通孔，甚至坩埚体底部也同样可以设置通孔，这样使得保护气体和硅烷可以完全充满整个反应坩埚，有利于反应的进行和热量的传递，使整个反应进行的更加均匀；

综上所述，发明人提供了一种全新的多孔坩埚，该坩埚包括多孔石墨坩埚和多孔石墨托盘，可以配合高纯度硅烷和高纯度碳粉为原料，在惰性气体的保护下可以获得高纯度的碳化硅粉料；采用分层托盘结构的坩埚，实现了物料的分层堆放，避免了其他物质带入的杂质，同时提高了硅烷和碳粉的接触面积，有利于热量的传递，提高了原料的利用率，提高了反应收率和最终产品碳化硅粉料的纯度，填补了现有技术的空白。

附图说明

图1为本实用新型所述多孔坩埚的结构示意图；

图2为本实用新型所述多孔坩埚内多孔托盘的结构示意图；

图3为本实用新型所述多孔坩埚使用时的结构示意图；

图中1为坩埚盖，2为坩埚体，3为通孔A，4为石墨托，5为通孔B，6 为石墨托盘，7为碳粉。

具体实施方式

一种多孔坩埚，该加工装置结构如下：

包括多孔的石墨坩埚以及内置的多孔石墨托盘，所述多孔的石墨坩埚包括坩埚盖1和坩埚体2，所述坩埚盖1和坩埚体2上均设置有通孔A3；

所述多孔石墨托盘由若干层石墨托盘6组成，所述石墨托盘6之间通过石墨托4承载；所述的石墨托盘6上设置有通孔B5；

使用时将高纯碳粉7分层置于每层石墨托盘6上，再将每层托盘通过石墨托4顺次摞在一起，并将其整体放置在坩埚体2内，盖上坩埚盖1即可；

通孔A3的孔径大于通孔B5的孔径，便于加工时硅烷的通入，同时便于气体的流通。