用于培育单晶，特别是由碳化硅组成的单晶的设备的制作方法

本发明涉及一种用于培育单晶，尤其是碳化硅单晶的设备，所述设备包括坩埚，所述坩埚限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔，所述容纳腔构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层，所述坩埚设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，

背景技术：

1、当前，对于很多技术应用，以工业规模人工制造单晶。这里，根据导致形成晶体的相变，可以区分为由熔体、由溶液和由气相进行的培育。在由气相进行培育时，还可以进一步区分为升华或者说物理气相沉积的制造方法和化学气相沉积法。在物理气相沉积中，通过加热使要培育的物质蒸发，从而所述物质转化成气相。所述气体在适当的条件下可以在籽晶上凝华，由此实现晶体生长。常见的以多晶形式存在的原材料(粉末或颗粒)以这种方式发生再结晶。化学气相沉积以类似的原理工作。在化学气相沉积中，要通过辅助物质才能使要培育的物质转化成气相，所述物质化学键连到所述辅助物质上，因为否则蒸汽压力过低。由此，通过与辅助物质相结合实现了较高的向籽晶的传输速率。

2、碳化硅单晶特别是由于其半导体特性是特别引入关注的。碳化硅单晶的制作在具有坩埚和籽晶的炉具中进行，在所述坩埚中加热碳化硅原料，在所述籽晶上通过堆集进行进一步的晶体生长。此外，将处理腔的内部抽真空。作为用于带有坩埚的最内部处理腔的材料采用石墨。通常籽晶直接处于包含原材料的坩埚的盖子上。

3、在已知的解决方案中出现的一个问题是，根据要制造的碳化硅单晶的尺寸和相应的炉具尺寸使用不同的坩埚。此外，已经证实，在工艺准备中和在取出完成的单晶时，操作较大的坩埚是困难的。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是，克服现有技术的缺点并使得坩埚能够迅速与不同的工艺条件相适配以及简化操作。

2、根据本发明，所述目的通过前面所述类型的设备这样来实现，即，所述坩埚构造成多部分式的，并且包括坩埚底部、至少一个坩埚壁部和坩埚盖部，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸相互连接。

3、利用根据本发明的解决方案构成一种模块系统，以便能够对于任意工艺过程对为此所需的坩埚尺寸进行适配。

4、根据本发明的一个有利的变型方案可以设定，设有定位组件，借助于所述定位组件，至少坩埚底部和所述至少一个坩埚壁部在彼此朝向的端部处以预先确定的相对位置相互定向地定位。

5、基础材料的最佳收益(ausbeute)可以这样来实现，即，所述设备具有朝籽晶层会聚/收窄并相对于容纳腔的轴线倾斜的导向面，从导向面到容纳腔的轴线的最短距离从导向面朝向底部部段的下边缘到导向面朝向坩埚的盖子的上边缘逐渐减小。

6、已经证明特别有利的是，所述导向面构造成锥形的。

7、为了实现模块式的结构，已经证明非常有利的是，所述导向面是装入坩埚中的内置件的一部分，所述内置件和/或坩埚底部和/或坩埚壁部和/或坩埚盖部优选由陶瓷、由金属或矿物材料制成，尤其是由钼、石墨、sic或al2o3制成。

8、根据本发明的一个有利的使得能够容易地在坩埚中定位所述内置件的改进方案可以设定，所述内置件具有沿径向方向从导向面伸出并朝向容纳腔的侧壁的保持突起。

9、根据一个有利的变型方案可以设定，所述保持突起沿周向围绕所述导向面环绕地构成。

10、特别优选的是，所述保持突起至少局部地设置在坩埚底部和坩埚壁部之间或设置在坩埚壁部的两个部段之间。

11、在一个非常有利的也使得能够容易地用原始材料填充坩埚的变型方案中可以设定，所述坩埚底部构造成钵状的，并且所述坩埚壁部构造成管状的，所述坩埚底部和坩埚壁部彼此平齐相互上下设置。

12、为了实现有针对性的过程控制，所述设备可以具有高温计，以用于检测坩埚的至少一个温度或检测坩埚中的至少一个温度。

13、这里已经证明特别有利的是，所述坩埚盖部具有开口，所述设备构造成用于，利用所述高温计穿过所述开口检测在容纳腔中的温度或检测籽晶层的背向容纳腔的侧面上的温度。

技术特征：

1.用于培育单晶，尤其是由碳化硅组成的单晶的设备，所述设备包括坩埚(601)，所述坩埚(601)限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔(604)，所述容纳腔(604)构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(602)，所述坩埚(601)设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，其特征在于，所述坩埚(601)构造成多部分式的并且包括坩埚底部(302、605)、至少一个坩埚壁部(608)和坩埚盖部(303、606)，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸地相互连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设有定位组件(304)，借助于所述定位组件(304)，至少所述坩埚底部(302)和所述至少一个坩埚壁部(303)在相对朝向的端部处以预先确定的相对位置相互定向地定位。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备具有朝籽晶层(602)会聚并且相对于所述容纳腔的轴线倾斜的导向面，从导向面到容纳腔的轴线的最短距离从导向面朝向底部部段的下边缘到导向朝向坩埚的盖子的上边缘逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述导向面构造成锥形的。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述导向面是装入坩埚中的内置件的一部分，所述内置件和/或坩埚底部和/或坩埚壁部和/或坩埚盖部优选由陶瓷、金属或矿物材料制成，尤其是由耐火材料、碳化物、氧化物或氮化物制成。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述内置件具有沿径向方向从所述导向面伸出的并且朝向所述容纳腔的侧壁的保持突起。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述保持突起沿周向围绕所述导向面环绕地构成。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述保持突起至少局部地设置在坩埚底部和坩埚壁部之间或者设置在坩埚壁部的两个部段之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述坩埚底部构造成钵状的，并且所述坩埚壁部构造成管状的，所述坩埚底部和坩埚壁部彼此上下设置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有高温计，以用于检测至少坩埚的温度或坩埚中的温度。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述坩埚盖部具有开口，所述设备构造成用于通过所述高温计穿过所述开口检测容纳腔中的温度或检测籽晶层的背向容纳腔的侧面上的温度。

技术总结
本发明涉及一种用于培育单晶，尤其是由碳化硅组成的单晶的设备，所述设备包括坩埚(601)，所述坩埚(601)限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔(604)，所述容纳腔(604)构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(602)，所述坩埚(601)设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，其特征在于，所述坩埚(601)构造成多部分式的并且包括坩埚底部(302、605)、至少一个坩埚壁部(608)和坩埚盖部(303、606)，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸地相互连接。

技术研发人员：K·阿里亚旺,G·巴伯尔,R·艾伯纳,熊治勇
受保护的技术使用者：艾伯纳工业炉公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13