相对移动地套装在原料腔上部。该原料腔可具备位于上部的导向筒和位于下部的原料容纳部，上述生长腔可相对移动地套装在导向筒上，导向筒位于生长室内外筒之间。生长腔与原料腔组合时，可在一定范围内升降移动和转动。
[0062]优选地，生长室内外筒与原料腔的导向筒之间保持较小间隙，以保证两者可相对自由移动和转动，一般间隙为0.1mm—3mm。
[0063]此外，位于导向筒和原料容纳部之间的原料腔中部内壁区域可设有环形导流台，导流台下部可形成为斜坡结构，以引导料区升华的气相组分向生长室的中心区域输运，导流台大小和角度可根据生长实验确定。
[0064]另外，在该坩祸的生长腔的顶部可设有与生长炉的上提拉机构，例如上提拉杆等构件连接的连接部，由此可配合生长炉的上提拉机构实现生长腔的升降运动和转动功能。
[0065]又，生长室内筒和籽晶托可根据晶体生长温度场需要进行结构与形状设计，以满足温度梯度调节、晶体外形控制等需要。
[0066]通常原料腔可置于生长炉底部托台上，优选地，对于底部托台具有升降和旋转功能的生长炉而言，也可以在晶体生长过程中实现坩祸原料腔的升降和转动控制。
[0067]本实用新型坩祸的材质一般为石墨材料，也可采用钽、铌、碳化钽、碳化铌等耐高温材料。当采用石墨加工上述结构坩祸时，也可在石墨坩祸表面涂敷各种耐高温涂层，如钽、铌、钨、以及碳化钽、碳化铌等材料。
[0068]采用本实用新型的坩祸，结合相应的生长工艺，一方面在生长早期升温阶段，可将生长腔置于较高位置，使籽晶远离高温区，避免降压阶段籽晶升华破坏，待升温至合适温度、降压至生长所需压力时降籽晶降至合适位置，开始晶体生长；另一方面，在晶体生长阶段，持续缓慢升高生长腔位置，使得晶体生长面与原料保持稳定距离，以达到使晶体生长更趋稳定的目的和效果。
[0069]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。
[0070]图1示出了根据本实用新型一实施形态的分体式碳化硅晶体生长用坩祸的结构示意图。如图1所示，本实施形态的坩祸可大体分为上下两部分，上部为生长腔I，包括籽晶托
3、生长室4、生长室内筒5、生长室外筒6，该生长腔I是气相输运和晶体结晶区域。坩祸的下部为原料腔2，主要用于盛放SiC晶体生长用原料9，在该原料腔2的上端设有导向筒7。
[0071]上述生长腔I与原料腔2组合后构成生长SiC晶体使用的坩祸，如图1所示，生长腔I套装在原料腔上部导向筒7上，导向筒7与生长室内筒5、外筒6之间具有较小间隙，并且两者相邻表面进行适当的处理以使其光滑，确保两者可相对自由滑动和转动，一般间隙为0.1mm—3mm0
[0072]如图1所示，上述坩祸放置于生长炉体11内的底部托台13上，并由保温材料17包围，周围还饶有感应线圈18，通过该线圈18对坩祸进行加热。参见图1，为实现控制生长腔I升降移动及转动，在生长腔I顶部设有与生长炉的相应机械组件，例如上提拉杆12相连接的连接部10，上提拉部件16经由上提拉杆12带动该连接部10运动。还如图1所示，生长室内筒5可形成为空心结构。本实用新型不限于此，生长室内筒5也可形成为实心结构、扩径结构以及其他形状，以满足温度梯度调节、晶体外形控制等需要。
[0073]原料腔2的上部为导向筒7，主要用于与生长腔I装配，发挥运动导向作用，同时也作用于生长室4内温度场的构建。导向筒7的高度及内径和外径尺寸紧密结合生长腔I的相关部件尺寸，同时考虑温度梯度条件需要进行设计，其高度可小于或等于生长室内筒5和外筒6之间的中间槽的深度，这与坩祸内部温度场构建和晶体生长工艺条件有关，受多种因素影响，一般可通过实验确定。
[0074]如图1所示，原料腔2中部内壁区域即导向筒7的下端有环形导流台8，导流台8下部为斜坡结构，用于引导原料9升华的气相组分向生长室4的中心区域输运，实现晶体持续生长，避免气相组分沿生长腔I和导向筒7之间的间隙逸出坩祸，影响晶体生长。进一步地，导流台8通常为图1所示的截面为三角形的结构，也可设计成其他形状，目的在于引导气相组分的输运方向。
[0075]如图1所示，原料腔2可置于生长炉底部托台13上，对于底部托台具有升降和旋转功能的生长炉而言，也可以在晶体生长过程中实现坩祸原料腔2的升降和转动控制，其运动方式取决于晶体生长工艺要求。例如，如图1所示，底部托台13通过升降杆14与升降部件15连接，由升降部件15带动运动。
[0076]本实施形态的坩祸材质一般为石墨材料，也可采用钽、碳化钽、碳化铌等耐高温材料。
[0077]进一步地，当采用石墨材料加工坩祸时，可在石墨坩祸表面或部分表面涂敷各种耐高温涂层，涂层材料如钽、铌、钨、以及碳化钽、碳化铌等材料，用以抑制或避免石墨坩祸在晶体生长过程中发生破坏，确保晶体生长过程稳定进行。
[0078]图2示出了根据本实用新型另一实施形态的分体式碳化硅晶体生长用坩祸。如图2所示，在本实施形态中，生长室内筒5的顶部与籽晶托3之间形成有空腔结构，此为多余的气相组分结晶空间。除此以外，图2所示的SiC晶体生长用坩祸与图1的实施形态基本相同，相同的部件以同一附图标记示出，且在此不再重复说明。
[0079]以下通过具体实施例对本实用新型的分体式碳化硅晶体生长用坩祸进一步详细说明。
[0080]实施例1
[0081]采用高纯石墨材料(纯度>99.9%)制备如图1所示结构的SiC晶体生长用坩祸，生长室内筒5、外筒6与导向筒7相邻表面间的间隙为0.5mm。具体结构如前文所述。采用本结构坩祸可在晶体生长过程中控制生长腔I的升降，在生长早期晶体接种阶段控制籽晶位置，在生长过程中调节晶体生长面与原料间的距离，生长出高质量SiC晶体。
[0082]实施例2
[0083]采用高纯石墨材料(纯度>99.9%)制备如图2所示结构的SiC晶体生长用坩祸，其中生长腔I包括籽晶托3、生长室4、生长室内筒5、生长室外筒6，原料腔2包括导向筒7、导流台8，内部可装盛原料9。
[0084]本实施例中，生长室内筒5顶部与籽晶托3间设有空腔结构，此为多余的气相组分结晶空间；同时为实现这一设计，生长腔I由多个不同部件组装构成。
[0085]生长腔I与原料腔2组合时生长腔I套装在导向筒7上，两者相邻表面间间隙为
0.1mm，两者可相对自由滑动和转动。
[0086]生长腔I顶部设有与生长炉的相应机械组件相连接的连接部。导流台8的下部为斜坡结构。
[0087]在本实施例中，生长室内筒5顶部的空腔结构主要用于生长室内富余的气相组分结晶，以确保气相组分适当，生长出高质量SiC晶体。
[0088]实施例3
[0089]采用钽(金属单质)(纯度>99.9%)制备如图1所示结构的SiC晶体生长用坩祸，具体结构参考前文所述。生长室内筒5、外筒6与导向筒7相邻表面间的间隙为1_。采用钽坩祸可避免石墨坩祸中的C元素成为SiC晶体生长的部分C源，更有利于气相组分的控制，同时也可实现在晶体生长过程中控制生长腔I的升降，在生长早期晶体接种阶段控制籽晶位置，在生长过程中调节晶体生长面与原料间的距离，最终生长出高质量SiC晶体。
[0090]在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。
【主权项】
1.一种分体式碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，包括: 用于盛放SiC晶体生长用原料的原料腔； 相对移动地嵌套于所述原料腔的上部以形成晶体结晶区域的生长腔，所述生长腔具备生长室、和设于所述生长室的顶壁上的籽晶托； 所述生长室的侧壁形成为由内筒与外筒构成的双层结构。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述原料腔具备位于上部的导向筒和位于下部的原料容纳部，所述生长腔嵌套于所述导向筒上。3.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述导向筒位于所述生长室的内筒与外筒之间，所述内筒和外筒与所述导向筒的相邻表面之间存在间隙，所述间隙为0.1mm—3mm。4.根据权利要求2所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述原料腔还具备位于所述导向筒和所述原料容纳部之间的环形的导流台。5.根据权利要求4所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述导流台的下部形成为斜坡结构。6.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述生长室的内筒形成为实心结构、空心结构、或扩径结构。7.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，在所述生长室的内筒与所述籽晶托之间形成有空腔结构。8.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述生长腔的顶部设有与生长炉的上提拉机构相连接的连接部。9.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述原料腔置于生长炉的底部托台上，且所述原料腔随所述底部托台升降和旋转。10.根据权利要求1至9中任一项所述的碳化硅晶体生长用坩祸，其特征在于，所述坩祸的材质为石墨、钽、铌、碳化钽、或碳化铌材料;其中，当所述坩祸的材质为石墨材料时，在所述坩祸的表面涂覆钽、铌、钨、碳化钽、或碳化铌涂层。
【专利摘要】本实用新型提供了一种分体式碳化硅晶体生长用坩埚，包括：用于盛放SiC晶体生长用原料的原料腔；相对移动地嵌套于所述原料腔的上部以形成晶体结晶区域的生长腔，所述生长腔具备生长室、和设于所述生长室的顶壁上的籽晶托；所述生长室的侧壁形成为由内筒与外筒构成的双层结构。本实用新型的坩埚在生长过程中能够调节晶体表面与原料表面的距离，保持温度场的稳定性。
【IPC分类】C30B23/02, C30B29/36
【公开号】CN205241854
【申请号】CN201521114037
【发明人】孔海宽, 忻隽, 陈建军, 郑燕青, 施尔畏
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月29日