坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法技术

本发明专利技术提供一种坩埚、坩埚的制备方法及4H‑SiC晶体的生长方法，所述坩埚包括：石墨坩埚主体；SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。本发明专利技术的坩埚通过在石墨坩埚主体内壁上形成SiC层，所述SiC层可以在4H‑SiC晶体生长过程中作为补给碳源及硅源；所述坩埚不存在纯度不够高的问题，且所述坩埚的成本相较于SiC坩埚的成本大大降低。

【技术实现步骤摘要】
坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法
本专利技术属于晶体生长
，具体涉及坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法。
技术介绍
在现有技术中，4H-SiC晶体的生长方法主要有TSM(TravelingSolventMethod，移动溶剂法)、SCT(SlowCoolingTechnique，降温法)、VLS(VaporLiquidSolid，气液固生长法)及TSSG(TopSeededSolutionGrowth，顶部籽晶体拉法)。TSSG法生长4H-SiC晶体的设备如图1所示，包括晶体生长炉10；支撑架11，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述晶体生长炉10的底部；石墨坩埚12，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述支撑架11的顶部；基座15，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述石墨坩埚12的外围；隔热层16，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述基座15的外围；加热器17，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述隔热层16的外围。使用上述设备采用TSSG法生长4H-SiC时，将籽晶13置于所述石墨坩埚12的底部，并将碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，使用所述加热器17加热使得所述碳源及硅源14熔化为液体，当温度适合时，4H-SiC晶体在所述籽晶13的表面形成。采用上述设备采用TSSG法进行4H-SiC晶体生长的过程中，由于所述碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，石墨坩埚12可以提供4H-SiC晶体生长所需的碳源，使得碳源在4H-SiC晶体生长的过程中得以持续供应，但4H-SiC晶体生长所需的硅源非常有限，随着4H-SiC晶体的生长硅源会出现缺乏从而影响晶体的生长。针对上述设备存在的问题，一种改进设备如图2所示，图2中所示的设备在图1中的设备的基础上增设了碳源及硅源补充容器18，所述碳源及硅源补充容器18放置有补充碳源及硅源19，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述碳源及硅源补充容器18持续向所述石墨坩埚12中加入所述补充碳源及硅源19，以确保所述4H-SiC晶体生长所需的碳源及硅源。但如图2所示的设备中增设提供所述补充碳源及硅源19的碳源及硅源补充容器18之后，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述补充碳源及硅源19的持续加入会使得所述石墨坩埚12中的熔化的所述碳源及硅源14的温度降低，从而使得生长的4H-SiC晶体中产生缺陷。针对图1所示的设备存在的问题，另一种改进方案为将图1中的石墨坩埚12换成SiC坩埚，但SiC坩埚存在纯度不够高、成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法，用于解决现有技术中的坩埚无法持续补充4H-SiC晶体生长所需的硅源的问题，4H-SiC晶体生长过程中向石墨坩埚中持续加入补充碳源及硅源而导致的晶体生长所需的碳源及硅源溶液降低，从而使得生长的4H-SiC晶体内存在缺陷的问题，以及使用SiC坩埚存在的纯度不够高、成本较高的问题。为了实现上述目的及其他相关目标，本专利技术提供一种坩埚，所述坩埚包括：石墨坩埚主体；SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。作为本专利技术的坩埚的一种优选方案，所述SiC层为多晶SiC层。作为本专利技术的坩埚的一种优选方案，所述SiC层完全覆盖所述石墨坩埚主体的内壁。作为本专利技术的坩埚的一种优选方案，所述SiC层的厚度小于15cm。本专利技术还提供一种坩埚的制备方法，所述坩埚的制备方法包括如下步骤：1)提供石墨坩埚主体；2)在所述石墨坩埚主体的内壁上形成SiC层。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2)中形成的所述SiC层为多晶SiC层。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2)中，采用CVD工艺在所述石墨坩埚主体的内壁上形成所述SiC层。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，采用CVD工艺在所述石墨坩埚主体的内壁上形成所述SiC层包括如下步骤：2-1)将所述石墨坩埚主体置于CVD反应腔室内；2-2)将反应气体通入所述CVD反应腔室内进行反应，以在所述石墨坩埚主体内壁上形成所述SiC层。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2-2)中，所述反应气体包括：SiHCl3、C3H8及H2。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，所述SiHCl3的通入流量为500sccm～3000sccm；所述C3H8的通入流量为500sccm～3000sccm；反应温度为1000℃～1300℃；反应压力为500Torr～760Torr。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2)中在所述石墨坩埚主体内壁上形成的所述SiC层的厚度小于20cm。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2)后还包括将步骤2)得到的结构进行高温处理的步骤。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，将步骤2)得到的结构置于氧气气氛下进行高温处理，高温处理的温度为500℃～1000℃。作为本专利技术的坩埚的制备方法的一种优选方案，步骤2)得到的结构进行高温处理后，所述石墨坩埚主体内壁上保留的所述SiC层的厚度小于15cm。本专利技术还提供一种4H-SiC晶体的生长方法，所述4H-SiC晶体的生长方法包括如下步骤：1)制备坩埚，所述坩埚包括石墨坩埚主体及位于所述石墨坩埚主体内壁上的SiC层；2)将碳源、硅源置于所述坩埚内，采用顶部籽晶体拉法生长所述4H-SiC晶体。作为本专利技术的4H-SiC晶体的生长方法的一种优选方案，采用上述任一方案中所述的坩埚的制备方法制备所述坩埚。本专利技术的坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法具有如下有益效果：本专利技术的坩埚通过在石墨坩埚主体内壁上形成SiC层，所述SiC层可以在4H-SiC晶体生长过程中作为补给碳源及硅源；所述坩埚不存在纯度不够高的问题，且所述坩埚的成本相较于SiC坩埚的成本大大降低。附图说明图1及图2显示为现有技术中提供的坩埚的结构示意图。图3显示为本专利技术实施例一中提供的坩埚的结构示意图。图4显示为本专利技术实施例二中提供的坩埚的制备方法的流程图。图5显示为本专利技术实施例二中提供的坩埚的制备方法中采用CVD工艺制备坩埚的结构示意图。图6显示为本专利技术实施例三中提供的坩埚的制备方法的流程图。元件标号说明10晶体生长炉11支撑架12石墨坩埚13籽晶14碳源及硅源15基座16隔热层17加热器18碳源及硅源补充容器19补充碳源及硅源20坩埚201石墨坩埚主体202SiC层21CVD反应腔室22输气管23支撑架24排气管具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图3～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。实施例一请参阅图3，本专利技术提供一种坩埚20，所述坩埚20包括：石墨坩埚主体201；SiC层202，所述SiC层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坩埚，其特征在于，所述坩埚包括：石墨坩埚主体；SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。

【技术特征摘要】
1.一种坩埚，其特征在于，所述坩埚包括：石墨坩埚主体；SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述SiC层为多晶SiC层。3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述SiC层完全覆盖所述石墨坩埚主体的内壁。4.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述SiC层的厚度小于15cm。5.一种坩埚的制备方法，其特征在于，所述坩埚的制备方法包括如下步骤：1)提供石墨坩埚主体；2)在所述石墨坩埚主体的内壁上形成SiC层。6.根据权利要求5所述的坩埚的制备方法，其特征在于：步骤2)中形成的所述SiC层为多晶SiC层。7.根据权利要求5所述的坩埚的制备方法，其特征在于：步骤2)中，采用CVD工艺在所述石墨坩埚主体的内壁上形成所述SiC层。8.根据权利要求7所述的坩埚的制备方法，其特征在于：采用CVD工艺在所述石墨坩埚主体的内壁上形成所述SiC层包括如下步骤：2-1)将所述石墨坩埚主体置于CVD反应腔室内；2-2)将反应气体通入所述CVD反应腔室内进行反应，以在所述石墨坩埚主体内壁上形成所述SiC层。9.根据权利要求8所述的坩埚的制备方法，其特征在于：步骤2-2)中，所述反应气体包括：SiHCl3、C3H8及H2。10.根据权利要求9所述坩埚的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31