一种用于制备碳化硅晶体的坩埚的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及碳化硅晶体制备领域，特别涉及一种用于制备碳化硅晶体的坩埚。包括坩埚上盖、坩埚底和挡板，所述坩埚上盖设置在所述坩埚底的上部，所述坩埚上盖与所述坩埚底形成容纳腔，所述挡板设置在所述容纳腔内，且所述挡板的边缘与所述坩埚底的侧壁紧密接触；所述挡板上设有通孔。本实用新型的技术方案通过在坩埚挡板上设置通孔，并根据所需掺杂的浓度和掺杂分布情况，对通孔的数量、位置、直径以及挡板的厚度进行调整，使晶体生长过程中沉积入晶体内的掺杂剂浓度保持基本恒定，提高晶体电阻率轴向和径向均匀性。
【专利说明】一种用于制备碳化硅晶体的坩埚
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及碳化硅晶体制备领域，特别涉及一种用于制备碳化硅晶体的坩埚。
【背景技术】
[0002]物理气相沉积法生长碳化硅晶体过程中，通常是将碳化硅原料放置在坩埚底部，籽晶放置在坩埚顶部，原料位置温度高，籽晶位置温度低，原料受热升华并在籽晶表面沉积形成晶体。现有掺杂技术首先需合成含有待掺杂元素的碳化硅合金，通过计算后将复合比例的合金与原料碳化硅混合作为晶体生长原料。晶体生长过程中，混合有合金的原料受热升华，并在籽晶表面沉积生长为碳化硅晶体，掺杂元素随这一过程进入晶体，从而调节晶体电阻率。但使用现有技术的坩埚时，随着原料升华过程进行，原料与合金的混合物中合金含量减少，合金气化量减少，沉积入晶体的合金量也随之减少，晶体沿生长方向的掺杂量不均匀，最终造成电阻率均匀性满足不了使用要求。同时，晶体通常为凸界面生长，同一水平面上晶体生长不同步，以及升华碳化硅蒸汽在坩埚内的对流，最终也造成晶体电阻率径向均匀性不满足使用要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，解决了现有技术采用物理气相沉积法在现有结构的坩埚中生长碳化硅晶体时，碳化硅晶体电阻率轴向和径向分布不均匀问题。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，包括坩埚上盖、坩埚底和挡板，所述坩埚上盖设置在所述坩埚底的上部，所述坩埚上盖与所述坩埚底形成容纳腔，所述挡板设置在所述容纳腔内，且所述挡板的边缘与所述坩埚底的侧壁紧密接触；所述挡板上设有至少一个通孔。
[0005]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0006]进一步,所述通孔的个数为I?10个。
[0007]进一步，所述通孔的直径为Imm?2mm。
[0008]进一步，当所述通孔个数为I时，所述通孔设置在所述挡板的中心；当所述通孔的个数大于I时，一个通孔设置在所述挡板中心，其余通孔沿挡板的圆周均匀分布。
[0009]进一步，所述挡板为石墨挡板，所述挡板的厚度为1mm?20mm。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过在坩埚挡板上设置通孔，并根据所需掺杂的浓度和掺杂分布情况，对通孔的数量、位置、直径以及挡板的厚度进行调整，使晶体生长过程中沉积入晶体内的掺杂剂浓度保持基本恒定，从而提高生长的碳化硅晶体电阻率轴向和径向均匀性。
【专利附图】
【附图说明】[0011]图1为本实用新型坩埚的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型坩埚的使用效果图；
[0013]图3为本实用新型I个通孔在挡板上的分布示意图；
[0014]图4为本实用新型实施例1的晶片电阻率径向分布示意图；
[0015]图5为本实用新型实施例1的电阻率分布示意图；
[0016]图6为本实用新型5个通孔在挡板上的分布示意图；
[0017]图7为本实用新型9个通孔在挡板上的分布示意图。
[0018]附图中，各标号所代表的部件如下:
[0019]1、坩埚上盖，2、坩埚底，3、容纳腔，4、挡板，5、通孔，6、掺杂剂，7、碳化硅原料，8、籽晶，9、碳化娃晶体。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0021]如图1所示，为本实施例1制备碳化硅晶体的坩埚的结构示意图，包括坩埚上盖1、坩埚底2和挡板4，所述坩埚上盖I设置在所述坩埚底2的上部，所述坩埚上盖I与所述坩埚底2形成容纳腔3，所述挡板4设置在所述容纳腔3内，且所述挡板4的两端与所述坩埚底2的左、右侧壁相接触；所述挡板4上设有一个通孔5，所述通孔5设置在挡板的中心位置。
[0022]图2为本实施例1坩埚的使用效果图，如图2所示，将掺杂剂6、碳化硅原料7和挡板4同时放置在坩埚的容纳腔3内，其中，掺杂剂6放置在挡板4下方，碳化硅原料7放置在挡板4上方。所述挡板4具有一定厚度，挡板4上开有通孔5，所述通孔5用于连通碳化娃原料7和掺杂剂6。根据气体隙流定律(law of effus1n),在一定温度和一定压力下,气体通过小孔向真空隙流或通过多孔壁扩散的速率和其密度或摩尔质量的平方根成反比，因此，通过对通孔5数量、直径、分布的合理设置，可以使掺杂剂6蒸汽在向挡板4上方扩散过程中遵循气体隙流定律，提高生长的碳化硅晶体电阻率轴向和径向均匀性。
[0023]本实施例1中，挡板4为石墨挡板，挡板4厚度为10mm，通孔5设置在挡板4中心位置，如图3所示，通孔5直径为1mm，挡板4下方放置掺杂剂6，掺杂剂6为碳与矾的化合物，纯度大于99.99%，其它0.01%杂质主要为碳，挡板4上方为纯度达到99.999%的碳化硅粉末原料。坩埚顶部安放籽晶8，将坩埚升温后碳化硅原料7气化并在籽晶8表面沉积，同时碳矾化合物气化并通过挡板4通孔5扩散到挡板4上方，随碳化硅蒸汽一起沉积在籽晶8表面，最终形成碳化硅晶体9。将生长出的碳化硅晶体9切片，并测量距离籽晶4_位置晶片的电阻率径向分布，如图4所示；以籽晶位置为起始位置，逐片测量晶片中心位置电阻率，得到其电阻率分布如图5所示。
[0024]在其他优选实施例中，挡板4厚度可为1mm?20mm的任意值,通孔5的个数设置为2?10个，通孔5的直径为Imm?2mm，且一个通孔设置在挡板的中心，其余通孔沿挡板的圆周均匀分布，如图6、图7所示，分别为5个通孔、9个通孔的示意图。
[0025]本实用新型通过在坩埚挡板4上设置通孔5，并根据所需掺杂的浓度和掺杂分布情况，对通孔5的数量、位置、直径以及挡板4的厚度进行调整，使晶体生长过程中沉积入晶体内的掺杂剂浓度保持基本恒定，从而提高生长的碳化硅晶体电阻率轴向和径向均匀性。
[0026]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于:包括坩埚上盖、坩埚底和挡板，所述坩埚上盖设置在所述坩埚底的上部，所述坩埚上盖与所述坩埚底形成容纳腔，所述挡板设置在所述容纳腔内，且所述挡板的边缘与所述坩埚底侧壁紧密接触；所述挡板上设有至少一个通孔。
2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于:所述通孔的个数为I?10个。
3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于:所述通孔的直径为Imm?2mm。
4.根据权利要求1?3任一所述的坩埚，其特征在于:当所述通孔个数为I时，所述通孔设置在所述挡板的中心；当所述通孔的个数大于I时，一个通孔设置在所述挡板中心，其余通孔沿挡板的圆周均匀分布。
5.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于:所述挡板为石墨挡板，所述挡板的厚度为1mm ?20mmo
【文档编号】C30B23/00GK203820924SQ201320889289
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】高宇, 邓树军, 段聪, 赵梅玉, 陶莹 申请人:河北同光晶体有限公司