坩埚装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能提高籽晶受热均匀性的坩埚装置，其包括坩埚本体和坩埚盖。坩埚本体呈桶形，具有桶底、桶壁和顶部开口，其中桶底和桶壁围成用于盛放物料的容置空间；坩埚盖盖设于坩埚本体的顶部开口，坩埚盖具有朝向桶底的内表面和背离桶底的外表面，坩埚盖内至少在中央区域设有中空部，中空部位于坩埚盖的内表面和外表面之间，中空部内填充有导热系数高于坩埚盖的填充物。本发明专利技术坩埚装置减小了坩埚盖径向温度梯度，有效提高了坩埚盖整体的温度均匀性，能为设置于坩埚盖内表面中心处的碳化硅籽晶生成成晶体提供了良好的条件，即提高了籽晶径向温度的均匀性，减小了晶体生长过程中的热应力，从而能生长出质量高的晶体。

Crucible device

The invention provides a crucible device capable of improving the uniformity of seed crystal heating, which comprises a crucible body and a crucible cover. The crucible body is barrel shaped, with the bottom of the barrel, the barrel wall and the top opening of the bottom of the barrel, and the barrel wall holding space used for holding the material; the top cover is placed crucible crucible body opening toward the outer surface of the crucible lid has a barrel at the end of the inner surface and the bottom of the barrel from the crucible cover is provided with a hollow part at least in the central region, is located in the hollow part of the crucible cover between the inner and outer surfaces of the hollow part, filled with thermal conductivity higher than filling the crucible cover. The invention reduces the crucible crucible device of radial temperature gradient, effectively improve the uniformity of the overall temperature of the crucible cover, can provide good conditions for the SiC seed set on the inner surface of the crucible at the center of the formation of crystals that improves the uniformity of seed radial temperature, reduce the heat in the process of crystal growth. Stress, which can grow high quality crystal.

【技术实现步骤摘要】
坩埚装置
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种用于PVT法生长碳化硅晶体的坩埚装置。
技术介绍
碳化硅作为一种新型的宽禁带半导体材料，引起了广泛的关注。在高温、高频率和高功率的应用上比传统的蓝宝石和硅更为优异，碳化硅的特性主要包含高熔点、高导电性、高导热性及耐高电压等，因此成为高频率和高功率器件的重要材料，广泛应用于航空、航天、火箭、地质钻探等重要领域。目前生长碳化硅单晶普遍采用物理气相输运法(PVT法)，将碳化硅籽晶贴在石墨坩埚盖上，石墨坩埚内装有作为生长原料的碳化硅粉源，碳化硅粉源被加热到1800-2500℃，则会升华到籽晶上，在籽晶表面降温沉积生成单晶。石墨坩埚的加热装置是一个中频电源，石墨坩埚放置于感应线圈中央，中频电源的交流电通过感应线圈产生交变磁场，石墨坩埚在交变磁场中产生涡流电而生成大量热量，从而加热碳化硅粉源和籽晶。由于导体的趋肤效应，交变感应产生的涡电流趋向坩埚壁和坩埚盖侧壁，因此在坩埚盖上热量在坩埚盖侧壁产生，由坩埚盖侧壁向坩埚盖中心传递，从而在靠近坩埚盖侧壁位置为高温区，越靠近坩埚盖中心温度越低，坩埚盖中心为低温区。由于籽晶从坩埚盖获取热量，这就使得籽晶的边缘和中心受热不均匀，具有较大的径向温度梯度。过大的径向温度梯度会造成晶体生长过程中热应力过大，容易产生微管等缺陷，也会使籽晶中心沉积的单晶多于边缘，造成晶体生长端面锥度大，不利于后期加工，特别是生长大尺寸单晶时，坩埚的直径较大，这种现象更加明显。在
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。专利技术内容本专利技术的目的在于解决坩埚盖径向温度梯度大的问题，提供一种能提高籽晶受热均匀性的坩埚装置。根据本专利技术的一个方面，一种坩埚装置，包括坩埚本体和坩埚盖。坩埚本体呈桶形，具有桶底、桶壁和顶部开口，其中所述桶底和桶壁围成用于盛放物料的容置空间；坩埚盖盖设于所述坩埚本体的顶部开口，所述坩埚盖具有朝向所述桶底的内表面和背离所述桶底的外表面，所述坩埚盖内至少在中央区域设有中空部，所述中空部位于所述坩埚盖的内表面和外表面之间，所述中空部内填充有导热系数高于所述坩埚盖的填充物。根据本专利技术的一实施方式，所述中空部呈圆盘形，且其圆心在所述坩埚盖的中心线上。根据本专利技术的一实施方式，所述坩埚盖呈圆盘形，所述坩埚盖与所述中空部的半径之差为1.63～2.93厘米；和/或所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为6～16毫米。根据本专利技术的一实施方式，所述坩埚盖与所述中空部的半径之差为1.65厘米；和/或所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为10毫米。根据本专利技术的一实施方式，所述填充物是石墨烯。根据本专利技术的一实施方式，所述坩埚本体和/或所述坩埚盖由石墨制成，和/或所述填充物由石墨烯制成。根据本专利技术的一实施方式，所述坩埚盖的内表面的外周设有内凸环；根据本专利技术的一实施方式，所述坩埚盖的外表面的外周设有外凸环。根据本专利技术的一实施方式，所述中空部内设有一个或多个同心布置的感应环。根据本专利技术的一实施方式，所述感应环的数量为多个，在沿着由所述中空部的中心向外周方向上，多个所述感应环中相邻两个所述感应环之间的距离逐渐变大；或者相邻两个所述感应环之间的距离相等。由上述技术方案可知，本专利技术的优点和有益技术效果在于：本专利技术坩埚装置至少在中央区域设有中空部，且中空部内填充有导热系数高于坩埚盖的填充物，这样填充物可以迅速将坩埚盖外周的热量传导至坩埚盖中央区域，由于热量的传递速度快，所以减小了坩埚盖外周与中心的温度差，即减小了坩埚盖径向温度梯度，有效提高了坩埚盖整体的温度均匀性，能为设置于坩埚盖内表面中心处的碳化硅籽晶生成成晶体提供了良好的条件，即提高了籽晶径向温度的均匀性，减小了晶体生长过程中的热应力，从而能生长出质量高的晶体。本专利技术中通过以下参照附图对优选实施例的说明，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。附图说明图1是本专利技术坩埚装置一实施方式的结构示意图；图2是本专利技术坩埚装置中的一种坩埚盖的结构示意图；图3是图2中沿A-A面的剖面图。图中：1、坩埚本体；11、桶底；12、桶壁；2、坩埚盖；21、内表面；22、外表面；23、内凸环；24、外凸环；25、填充物；26、感应环；100、籽晶；200、碳化硅粉。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。参见图1、图2和图3。图1是本专利技术坩埚装置一实施方式的结构示意图；图2是本专利技术坩埚装置中的一种坩埚盖2的结构示意图；图3是图2中沿A-A面的剖面图。如图1、图2和图3所示，本专利技术坩埚装置一实施方式包括坩埚本体1和坩埚盖2。进一步地，本专利技术坩埚装置一实施方式还包括用于加热坩埚装置的加热装置，该加热装置例如感应线圈可以围绕坩埚本体1和坩埚盖2的外周设置，也可以围绕一真空室设置，坩埚装置设置于真空室内。如图1所示，坩埚本体1可以呈桶形，其具有桶底11、桶壁12和顶部开口。其中桶底11和桶壁12围成一容置空间，该容置空间可用于盛放物料例如碳化硅粉或碳化硅颗粒等。在该实施方式中，坩埚本体1为圆桶形，即桶底11呈圆盘形，桶壁12是一圆筒。当然本专利技术并不以此为限，在其他一些实施方式中，坩埚本体1也可以是棱柱形桶或锥桶等形状。如图1和图2所示，坩埚盖2盖设于坩埚本体1的顶部开口，为配合圆桶形坩埚本体1，坩埚盖2呈圆盘形。坩埚盖2具有朝向桶底11的内表面21和背离桶底11的外表面22。坩埚盖2的内表面21的外周设有内凸环23，内凸环23的端面可以与坩埚本体1的桶壁12顶端部对接或者以其他方式连接，从而使得坩埚盖2盖设于坩埚本体1。因此本实施方式中，只需要对内凸环23尤其是该内凸环23的与坩埚本体1接触的端面进行精加工处理，而无需对整个坩埚盖2全部进行精加工处理，即可满足坩埚盖2与坩埚本体1的组装精度要求，有利于简化制造工艺，方便使用，并能降低制造成本。当然在其他实施方式中，并非必然设置内凸环23。本实施方式中，坩埚盖2的外表面22的外周设有外凸环24。内凸环23和外凸环24能有效提升坩埚盖2的刚性，防止坩埚盖2在高温下变形；换个角度讲，在具有内凸环23和外凸环24情况下，坩埚盖2的主体部分可以做得比较薄，不但节省原材料，而且利于温度控制。坩埚盖2内至少在中央位置设有一中空部，中空部位于坩埚盖2的内表面21和外表面22之间。中空部内填充有高导热系数的填充物25例如石墨烯。通过导热性能好的石墨烯将坩埚盖2外周的热量传导至坩埚盖2中央区域，从而降低了坩埚盖2径向温度梯度，提高径向温度均匀性。当然填充物25不限于石墨烯，其他的高导热系数材料也可以应用于本专利技术中。在该实施方式中，坩埚本体1、坩埚盖2以及填充物25的材料选择组配方式，优选的，坩埚本体1和坩埚盖2由石墨制成，填充物25由石墨烯制成。本专利技术不限于此，在其他一些实施方式中，只要符合中空部的填充物25的导热系数高于坩埚盖2的导热系数的材料选择方案均是可行的。优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坩埚装置，其特征在于，包括：坩埚本体，呈桶形，具有桶底、桶壁和顶部开口，其中所述桶底和桶壁围成用于盛放物料的容置空间；坩埚盖，盖设于所述坩埚本体的顶部开口，所述坩埚盖具有朝向所述桶底的内表面和背离所述桶底的外表面，所述坩埚盖内至少在中央区域设有中空部，所述中空部位于所述坩埚盖的内表面和外表面之间，所述中空部内填充有导热系数高于所述坩埚盖的填充物。

【技术特征摘要】
1.一种坩埚装置，其特征在于，包括：坩埚本体，呈桶形，具有桶底、桶壁和顶部开口，其中所述桶底和桶壁围成用于盛放物料的容置空间；坩埚盖，盖设于所述坩埚本体的顶部开口，所述坩埚盖具有朝向所述桶底的内表面和背离所述桶底的外表面，所述坩埚盖内至少在中央区域设有中空部，所述中空部位于所述坩埚盖的内表面和外表面之间，所述中空部内填充有导热系数高于所述坩埚盖的填充物。2.如权利要求1所述的坩埚装置，其特征在于，所述中空部呈圆盘形，且其圆心在所述坩埚盖的中心线上。3.如权利要求2所述的坩埚装置，其特征在于，所述坩埚盖呈圆盘形，所述坩埚盖与所述中空部的半径之差为1.63～2.93厘米；和/或所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为6～16毫米。4.如权利要求2所述的坩埚装置，其特征在于，所述坩埚盖与所述中空部的半径之...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨翠柏，方聪，陈丙振，杨光辉，
申请(专利权)人：珠海鼎泰芯源晶体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44