专利名称：一种碳化硅晶体生长的坩埚结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种坩埚结构，尤其涉及一种碳化硅晶体生长的坩埚结构。
背景技术：
SiC半导体材料是继第一代元素半导体材料(Si)和第二代化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP 等)之后发展起来的第三代宽带隙(Wide Band-gap Semiconductor, WBS)半导体材料的代表。与前两代半导体材料相比，SiC具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度以及极好的化学稳定性等特点，在光电子和微电子领域，具有巨大的应用潜力。目前，PVT法已被证实是能够生长大尺寸SiC单晶最有效的标准方法。典型的SiC晶体生长室由坩埚盖和坩埚体组成，坩埚盖的作用是放置籽晶，坩埚体锅底的作用是放置粉料。石墨纟甘祸在采用感应加热方式的物理气相输运(Physical Vapor Transport, PVT)法，晶体生长系统中不仅是热的产生体，也是晶体生长的反应室。除设备本身的设计外，石墨坩埚的结构直接影响生长温度分布。现有的SiC晶体技术中，典型的 甘祸结构如图1所不，石墨樹祸由樹祸盖和樹祸体组成。坩埚体可分为I区、II区、III区；I区位放置籽晶4区域，位于坩埚盖上，II区是晶体生长区域5，III区放置原料区域6 ;晶体生长过程中，II区的温场分布决定了结晶体的品质，从图1中可以看出，圆柱形石墨坩埚体的II区5和III区6的坩埚结构是一体形成，这样的结构导致原料区和生长区的体积固定，且很难独立控制结晶区域5即生长区(II区)的温场分布及尺寸大小。坩 埚体2由三高石墨加工而成，坩埚盖I与坩埚体2通过螺纹连接，感应线圈7通交变电流，石墨材料制备的加热器5会感应产生电流，由于存在肌肤效应，通过加热器的电流大于通过坩埚的电流，因此，加热器温度高于坩埚温度，并且在晶体生长过程中沿径向和轴向均会形成温差。晶体中存在的热应力，影响晶体的结晶质量。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，克服现有技术中坩埚体的II区和III区的坩埚结构是一体形成导致晶体生长过程中的温场分布不均匀，影响晶体的结晶质量的缺陷。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，包括坩埚锅盖及坩埚体，所述坩埚体包括用于晶体生长的第一坩埚壁和用于放置原料的第二坩埚壁和坩埚底结构，所述第一坩埚壁的上端与所述坩埚盖活动连接；所述第一坩埚壁的下端与所述第二坩埚壁的上端可拆卸连接；所述第二坩埚壁下端与坩埚底固定连接；所述第一坩埚壁及坩埚盖内为生长腔，所述第二坩埚壁与所述坩埚底内为原料腔，所述生长腔与所述原料腔相连通。本实用新型的有益效果是:在坩埚体中用于晶体生长区域及用于放置原料区域的坩埚体为分体制成，分别第一坩埚壁和第二坩埚壁及坩埚底构成，即生长腔与原料腔可拆卸的连接，可以根据需要设置生长腔的高度，该结构可以独立控制晶体生长过程中的温场分布，减少晶体中存在的热应力、异晶型等缺陷，从而大大提闻了晶体的结晶质量。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述第一坩埚壁和第二坩埚壁均为圆筒状结构，其二者之间可拆卸连接。[0011 ] 进一步，所述第一坩埚壁高度在20毫米 70毫米，直径大于50毫米，即生长腔的高度在20毫 70mm，直径大于50毫米。也可以根据制备不同碳化硅晶体的需要制定适宜高度的生长腔的高度。采用上述进一步方案的有益效果是:通过调整第一坩埚壁及第二坩埚壁的长度改变生长腔与原料腔的尺寸大小，控制碳化硅晶体在生长过程中的径向温场分布和轴向温场分布，减少晶体中存在的热应力、异晶型等缺陷，从而大大提闻了晶体的结晶质量。进一步，所述第一坩埚壁的下端与第二坩埚壁的上端螺纹连接。也可以通过其它的连接方式紧密扣接。进一步，所述用于晶体生长的第一坩埚壁为绝缘体材料或者碳化合物制成。采用上述进一步方案的有益效果是:采用绝缘体材料制备的生长腔，碳化硅晶体在生长过程中的热场分布更加趋于均匀，保证晶体的结晶质量。进一步,所述绝缘体材料为碳化钽材料。进一步，所述坩 埚盖、第二坩埚壁及坩埚底均为石墨制成。
图1是现有技术中物理气相法生长碳化硅晶体的坩埚结构的剖面结构示意图；图2为本实用新型一种碳化硅晶体生长的坩埚结构的剖面结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1、坩埚盖，2、坩埚体，201、第一坩埚壁、202、第二坩埚壁，203、坩埚底，3、加热器，
4、放置籽晶区域，5、晶体生长区域，6、放置原料区域，7、感应线圈。
具体实施方式
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。如图2所示，一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，包括坩埚锅盖I及坩埚体2，所述坩埚体2包括用于晶体生长的第一坩埚壁201和用于放置原料的第二坩埚壁202和坩埚底203结构，所述第一坩埚壁201的上端与所述坩埚盖I活动连接；所述第一坩埚壁201的下端与所述第二坩埚壁202的上端活动连接；所述第二坩埚壁202下端与坩埚底203固定连接；所述第一坩埚壁201及坩埚盖I内为生长腔，所述第二坩埚壁202与所述坩埚底203内为原料腔，所述生长腔5与所述原料腔6相连通。所述坩埚盖内侧为放置籽晶的区域4。在制备2英寸以上(直径大于50mm)碳化硅晶体过程中，生长腔的高度，即所述第一坩埚壁201的高度在20mm 70mm，直径大于50mm。其中所述第一坩埚壁201和第二坩埚壁202均为圆筒状结构，其二者之间通过螺纹固定连接，坩埚盖I与生长腔5通过螺纹或者其方式紧密相扣，生长腔5和原料腔6通过螺纹或者其他方式紧密相扣。该实施例中所述第一坩埚壁201的下端与第二坩埚壁202的上端是通过螺纹连接，即生长腔5和原料腔6通过螺纹连接。所述用于晶体生长的第一坩埚壁201为碳化钽材料；所述坩埚盖1、第二坩埚壁202及坩埚底203均为石墨制成。这样设计的坩埚结构可以通过调节坩埚中的尺寸改变晶体在生长过程中径向和轴向的温场分布，同时晶体在生长过程中的温场分布更加均匀，从而提高晶体结晶质量。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1.一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，包括坩埚锅盖及坩埚体，其特征在于，所述坩埚体包括用于晶体生长的第一坩埚壁和用于放置原料的第二坩埚壁和坩埚底结构，所述第一坩埚壁的上端与所述坩埚盖活动连接；所述第一坩埚壁的下端与所述第二坩埚壁的上端可拆卸连接；所述第二坩埚壁下端与坩埚底固定连接；所述第一坩埚壁及坩埚盖内为生长腔，所述第二坩埚壁与所述坩埚底内为原料腔，所述生长腔与所述原料腔相连通。
2.根据权利要求1所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述第一坩埚壁和第二坩埚壁均为圆筒状结构，其二者之间可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述第一坩埚壁的高度在20mm 70mm,直径大于50mm。
4.根据权利要求1所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述第一坩埚壁的下端与第二坩埚壁的上端螺纹连接。
5.根据权利要求4所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述用于晶体生长的第一坩 埚壁为绝缘体材料或者碳化合物制成。
6.根 据权利要求5所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述绝缘体材料为碳化钽材料。
7.根据权利要求1至6任一项所述一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，其特征在于，所述坩埚盖、第二坩埚壁及坩埚底均为石墨制成。
专利摘要本实用新型涉及一种碳化硅晶体生长的坩埚结构，包括坩埚锅盖及坩埚体，所述坩埚体包括用于晶体生长的第一坩埚壁和用于放置原料的第二坩埚壁和坩埚底结构，所述第一坩埚壁的上端与所述坩埚盖活动连接；所述第一坩埚壁的下端与所述第二坩埚壁的上端可拆卸连接；所述第二坩埚壁下端与坩埚底固定连接；所述第一坩埚壁及坩埚盖内为生长腔，所述第二坩埚壁与所述坩埚底内为原料腔，所述生长腔与所述原料腔相连通。在坩埚体中用于晶体生长区域及用于放置原料区域的坩埚体为分体制成，分别第一坩埚壁和第二坩埚壁及坩埚底构成，该结构可以独立控制晶体生长过程中的温场分布，减少晶体中存在的热应力、异晶型等缺陷，从而大大提高了晶体的结晶质量。
文档编号C30B23/00GK203096233SQ201320017859
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者陶莹, 高宇, 段聪, 赵梅玉, 邓树军 申请人:河北同光晶体有限公司