一种PVT法SiC单晶生长坩埚的制作方法

本实用新型涉及一种PVT法SiC单晶生长坩埚，属于单晶硅生长设备技术领域。

背景技术：

PVT法是目前广泛应用的生长SiC单晶的技术，其采用SiC晶片作为籽晶，在石墨坩埚内装有SiC粉末作为生长原料，通过控制坩埚内的生长温度，生长原料分解成气相组分后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下输运到籽晶处结晶生长SiC晶体。坩埚发热方式一般采用中频感应加热方式，磁感线切割坩埚壁，使坩埚壁发热。在高温和惰性气氛保护下，碳化硅粉体中的颗粒发生分解升华，生成各种形式的SimCn气相组分；同时，颗粒发生迁移、粘结和烧结，最终形成陶瓷体，在陶瓷体中，形成了大量从底部向中心对称轴汇聚并贯通陶瓷体底部与顶部的通道。这些孔道为气相组分从生长原料区域向气相运输提供了通道。

现有技术中PVT法生长SiC晶体所使用的坩埚，为底部封闭的圆筒状结构，采用中频感应加热时，其坩埚底和顶盖无法感应中频，所以坩埚中温度最高的区域为坩埚中部，而坩埚顶部和底部的温度较低。PVT法生长SiC晶体时，温度最高的中间料区首先发生分解升华，绝大多数固态硅原子转变为气态硅原子或者气相组分SimCn，留下了富碳颗粒和石墨颗粒层，也就是石墨化层，石墨化层切断了气相运输孔道。当底部区原料开始升华时，气相组分无法通过孔道向上运输，而必须经过石墨化层上升。气相组分通过石墨化层时带起大量碳颗粒晶体生长界面，或者气相组分与高温区碳层反应生成富碳的气相组分SimCn到晶体生长界面析出碳，从而形成大量包裹体，影响了SiC晶体的生长。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种在PVT法生长SiC晶体时能够防止气相组分通过高温碳化区、减少晶体中存在的包裹体数量的PVT法SiC单晶生长坩埚。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种PVT法SiC单晶生长坩埚，包括底部封闭的圆筒状的坩埚体，其特征是：所述坩埚体的筒侧壁自坩埚体的底部向下延伸形成内部中空的底端坩埚体。

本实用新型中，通过将坩埚体的筒侧壁自坩埚体的底部向下延伸，在采用中频感应器加热时，使得坩埚底部以下的部分也感应中频发热，使得温场形状发生变化，坩埚中高温区下移至底部，生长晶体时，原料碳化方向由之前的从中间向上下改变成从下向上，气相组分运输孔道不再碳化塌陷，气相组分不再经过碳化区，从而解决了晶体中出现大量包裹物的问题。

进一步的，保证坩埚热场的整体均匀性，所述底端坩埚体内填充有导热材料。

进一步优选的是，所述导热材料为石墨粉料或为石墨化后的SiC剩料。石墨粉料或石墨化后的SiC剩料的热导率与SiC原料相近，能够使得底端坩埚体部分填充区域的热导率与原料区域部分的热导率相同，有利于保证坩埚热场的整体均匀性。

进一步的，为保证温场均匀，所述底端坩埚体为圆筒状。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构设计独特，其通过将坩埚体的筒侧壁自坩埚体的底部向下延伸，在采用中频感应器加热时，使得坩埚底部以下的部分也感应中频发热，使得温场形状发生变化，坩埚中高温区下移至底部。采用本实用新型生长晶体时，原料碳化方向由之前的从中间向上下改变成从下向上，气相组分运输孔道不再碳化塌陷，气相组分不再经过碳化区，从而解决了晶体中出现大量包裹物的问题，能够大大提高晶体生长质量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中，1、坩埚体，2、原料区域，3、底端坩埚体，4、导热材料。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如附图所示，一种PVT法SiC单晶生长坩埚，包括底部封闭的圆筒状的坩埚体1，所述坩埚体1的筒侧壁自坩埚体1的底部向下延伸形成内部中空的底端坩埚体3。

为保证温场均匀，优选的是所述底端坩埚体3为圆筒状结构。

本实用新型中，所述底端坩埚体3内可以不填充导热材料，为了保证坩埚热场的整体均匀性，优选在所述底端坩埚体3内填充有导热材料4，所述导热材料4优选为热导率与SiC原料相近的石墨化后的SiC剩料或者粒度为100～1000μm的石墨粉料。通过填充导热材料，可使得底端坩埚体部分填充区域的热导率与原料区域部分的热导率相同，有利于保证坩埚热场的整体均匀性。

本实用新型是在现有坩埚的基础上，通过将坩埚筒侧壁自底部向下延伸，使得坩埚底部以下的部分也感应中频发热，使得温场形状发生变化，坩埚中高温区下移至底部。在使用本实用新型生长晶体时，原料碳化方向由之前的从中间向上下改变成从下向上，气相组分运输孔道不再碳化塌陷，气相组分不再经过碳化区，从而解决了晶体中出现大量包裹物的问题，能够大大提高晶体生长质量。

本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。