一种碳化硅粉料合成的坩埚装置及其使用方法与流程

本发明涉及碳化硅粉料合成领域，尤其涉及一种碳化硅粉料合成的坩埚装置及其使用方法。

背景技术：

1、现阶段用于碳化硅晶体生长的粉料大多采用燃烧合成法，即以si粉和c粉为原料，放置在特制坩埚中，采用电磁加热升温至2000℃以上合成α-sic。现传统的坩埚结构即圆柱形，将碳粉、硅粉放置在坩埚中间，由于电磁感应的集肤效应(在导体最外层电流分布最大，导体中心位置电流分布最小，电流密度由导体外部到中心从最大呈指数形式衰减到最小，这种电流集中在导体外层的现象称为集肤效应)电磁加热时，粉料呈现内部温度低，外部温度高的趋势无法均匀受热。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于，提供一种碳化硅粉料合成的坩埚装置及其使用方法，采用三层圆环形解决了碳化硅粉料的坩埚传热效率低、粉料加热过程中均匀受热问题。

2、为了达到上述目的，进而采取的技术方案如下：

3、一种碳化硅粉料合成的坩埚装置，包括三个结构相同的坩埚外圈、坩埚盖和坩埚底板；

4、三个所述坩埚外圈上下堆叠，坩埚外圈之间通过卡槽连接，以此达到准密封目的，每个坩埚外圈内侧下部设置有坩埚底板，坩埚底板中间位置放置有坩埚内环；

5、最上部坩埚外圈的上端设置有坩埚盖，最下部坩埚外圈的底端设置有坩埚底座；

6、坩埚外圈和坩埚盖外壁上套设有坩埚罩。

7、作为本发明进一步的改进，所述坩埚盖和坩埚外圈壁之间存在缝隙，作为杂质排出的通道。

8、作为本发明进一步的改进，所述坩埚盖侧壁上开设两个通气孔，通气孔能够保证坩埚桶在抽真空过程或热量上升过程中能及时泄压，避免气氛聚集。

9、作为本发明进一步的改进，所述坩埚外圈和坩埚内环采用圆环型结构。

10、一种碳化硅粉料合成的坩埚装置的使用方法，包括以下步骤：

11、s1.将高纯硅粉、碳粉按摩尔比1：1的比例充分混合均匀放置在三个坩埚外圈中；

12、s2.将保温托盘、下保温、该坩埚装置先后至于合成炉内垫高石英管上，并对中，测保温套在该坩埚装置的坩埚罩外侧，炉盖下沉；

13、s3.炉内腔室抽真空至5×10-6torr；

14、s4.在200℃炉内腔室环境中，通入氢气，使炉内腔室压强在600torr后继续抽真空至5×10-6torr，保持6小时；

15、s5.在950℃炉内腔室环境中，通入氢气，使炉内腔室压强在600torr后继续抽真空至5×10-6torr，保持6小时；

16、s6.保持真空状态加热至1350℃，保持12个小时，合成β-sic；

17、s7.充入气体体积流量比为100:1的高纯氩气和氢气混合气体，使炉内腔室压强在600torr，升高温度至2150℃，保持4个小时；

18、s8.保持温度2150℃，依次降低压力500torr、400torr、300torr，各保持1个小时，最后在200torr保持7-12小时，合成α-sic；

19、s9.出炉、清洗、干燥。

20、本发明的有益效果是：

21、该坩埚采用圆环型结构，将碳粉、硅粉放置圆环中间，减小集肤效应导致的不均匀性问题，同时将三层圆环型坩埚上下堆叠形成，增加了粉料容量问题，提高合成效率；坩埚外圈上下堆叠，为准密封结构，将坩埚盖与坩埚壁留有缝隙，杂质从该缝隙中逃离，从减少杂质的产生；通气孔能及时给坩埚内泄压，避免出现坩埚盖跳盖，坩埚内出现喷料的问题。

技术特征：

1.一种碳化硅粉料合成的坩埚装置，其特征在于，包括三个结构相同的坩埚外圈、坩埚盖和坩埚底板；

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅粉料合成的坩埚装置，其特征在于，所述坩埚盖和坩埚外圈壁之间存在缝隙，作为杂质排出的通道。

3.根据权利要求2所述的一种碳化硅粉料合成的坩埚装置，其特征在于，所述坩埚盖侧壁上开设两个通气孔，通气孔能够保证坩埚桶在抽真空过程或热量上升过程中能及时泄压，避免气氛聚集。

4.根据权利要求3所述的一种碳化硅粉料合成的坩埚装置，其特征在于，所述坩埚外圈和坩埚内环采用圆环型结构。

5.一种碳化硅粉料合成的坩埚装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种碳化硅粉料合成的坩埚装置及其使用方法，包括三个结构相同的坩埚外圈、坩埚盖和坩埚底板；三个坩埚外圈上下堆叠，坩埚外圈之间通过卡槽连接，以此达到准密封目的，每个坩埚外圈内侧下部设置有坩埚底板，坩埚底板中间位置放置有坩埚内环；最上部坩埚外圈的上端设置有坩埚盖，最下部坩埚外圈的底端设置有坩埚底座；坩埚外圈和坩埚盖外壁上套设有坩埚罩。三层圆环型坩埚上下堆叠形成，增加了粉料容量问题，提高合成效率；将坩埚盖与坩埚壁留有缝隙，杂质从该缝隙中逃离，从减少杂质的产生；通气孔能及时给坩埚内泄压，避免出现坩埚盖跳盖，坩埚内出现喷料的问题。

技术研发人员：郭立梅,王殿,王飞龙,李林高,师开鹏
受保护的技术使用者：西北电子装备技术研究所（中国电子科技集团公司第二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24