一种坩埚组件及碳化硅粉料合成炉制造技术

本申请公开了一种坩埚组件及碳化硅粉料合成炉，属于半导体材料制备领域。该坩埚组件包括坩埚和导流件，所述坩埚设置一级进气孔；所述导流件设置在所述坩埚形成的坩埚腔内，所述导流件包括设置多个二级进气孔的进气板和分别与所述二级进气孔连通的多个多孔导流管；所述进气板将所述坩埚腔分成缓冲腔和合成腔，原料气进入一级进气孔后沿着缓冲腔、二级进气孔和多孔导流管的路径从多孔导流管的孔隙流至合成腔，并与合成腔内固体原料反应。该坩埚组件及合成炉用于气固合成粉料如碳化硅粉料的粒度不仅均匀，而且可以控制制得特定粒径的粉料。

【技术实现步骤摘要】
一种坩埚组件及碳化硅粉料合成炉
本申请涉及一种坩埚组件及碳化硅粉料合成炉，属于半导体材料制备领域。
技术介绍
碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。而被广泛应用于民用灯光照明、屏幕显示、航空航天、高温辐射环境、石油勘探、雷达通信与汽车电子化等领域。目前碳化硅粉料制备主要使用自蔓延高温合成法实现。这种方法利用高温给予反应物初始发热，使其开始产生化学反应；随着反应进行，未反应的物质在反应放热的条件下继续完成化学反应。然而此种方法需添加额外的辅助反应剂才能维持进行，从而不可避免的造成外来杂质的污染，难以合成高纯度的碳化硅粉料，而且由于坩埚径向及轴向温度上的差异性，导致合成出的碳化硅粉料粒径存在很大差异。碳化硅粉料粒径不均匀将造成在碳化硅单晶生长过程中粉料堆积密度差异大，导致温场不均匀性增强，碳化硅单晶内应力增加甚至造成多型、微管等大型缺陷的产出。另外，制备碳化硅粉料的原料硅的熔点较低，反应前的温度需维持在较低的温度以避免硅的熔融和升华，这将造成炉腔内保温材等吸附的杂质无法在反应前排出，从而不可避免的参与到反应中，造成合成碳化硅粉料的纯度降低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提出了一种坩埚组件及碳化硅粉料合成炉，该坩埚组件及合成炉用于合成粉料如碳化硅粉料的粒度不仅均匀，而且可以控制制得特定粒径的粉料。根据本申请的一个方面，提供了一种坩埚组件，该坩埚组件，其包括坩埚和导流件，所述坩埚设置一级进气孔；所述导流件设置在所述坩埚形成的坩埚腔内，所述导流件包括设置多个二级进气孔的进气板和分别与所述二级进气孔连通的多个多孔导流管；所述进气板将所述坩埚腔分成缓冲腔和合成腔，原料气进入一级进气孔后沿着缓冲腔、二级进气孔和多孔导流管的路径从多孔导流管的孔隙流至合成腔，并与合成腔内固体原料反应。可选地，所述二级进气孔与所所述多孔导流管对应设置，所述多孔导流管自所述进气板底面延伸至所述坩埚底部内侧面。可选地，所述多孔导流管与所述进气板一体设置或螺纹连接。可选地，所述多孔导流管均匀设置在所述合成腔内；所述进气板以所述坩埚腔中轴线为共中心向外延伸均匀设置多层二级进气孔圆环形排布轨迹，所述相邻圆环形排布轨迹的间距相同。可选地，外圆环形排布轨迹设置的二级进气孔数量是相邻的沿内圆环形排布轨迹设置的二级进气孔数量的2倍。可选地，所述二级进气孔的孔径为10mm-30mm；与所述共中心设置的二级进气孔相邻的最内层圆环形排布轨迹设置3-12个二级进气孔；和/或在所述进气板的自共中心向外延伸的半径方向上设置2-10层外圆环形排布轨迹设置的二级进气孔。可选地，所述多孔导流管的壁厚为2-6mm。可选地，所述多孔导流管的孔径分布为6-20mm。可选地，所述缓冲腔的高度为10-40mm。可选地，所述坩埚包括坩埚本体和密封盖合所述坩埚本体的坩埚盖；所述坩埚盖至少设置一个一级进气孔，所述坩埚盖上表面设置连通所述一级进气孔的进气导管；和/或所述坩埚盖的边沿设置向下延伸的翻边，所述翻边的底端与所述进气板的顶面抵接，所述翻边的外侧面与所述坩埚本体侧壁内侧面抵靠。根据本申请的又一个方面，提供了一种碳化硅粉料合成炉，其包括上述任一所述的坩埚组件和炉体；所述坩埚组件设置在所述炉体内，所述一级进气孔与硅烷气原料气源连接。本申请能产生的有益效果包括但不限于：1.本申请所提供的坩埚组件，其用于气固合成粉料的粒度均匀，而且可以通过调节原料气的通入量以及多孔导流管的参数如内径、壁厚、层数和单层根数中的一种或多种实现指定粒径碳化硅粉料的合成，提高碳化硅粉料一致性。2.本申请所提供的坩埚组件，其用于碳粉与硅烷气合成碳化硅粉料的粒度均匀，而且可以控制制得特定粒径的碳化硅粉料。3.本申请所提供的坩埚组件，高纯硅烷作为反应气体与高纯碳粉进行反应，避免以固体硅为原料时的硅熔点过低，而不能提高提纯温度导致的碳化硅粉料内杂质含量过高。4.本申请所提供的用于制备碳化硅粉料的合成炉，通过导流件中的进气板和多孔导流管结合，使高纯硅烷与坩埚中的高纯碳粉充分均匀接触，确保高纯硅烷与高纯碳粉充分反应；且多孔导流管的存在可以使坩埚表面的热能均匀的传输到坩埚内部，坩埚内的温场更加均匀稳定，降低坩埚中心与边缘的碳化硅粉料差异。5.本申请所提供的用于制备碳化硅粉料的合成炉，其用于碳粉与硅烷气合成碳化硅粉料的粒度均匀，而且可以通过调节原料气的通入量以及多孔导流管的参数如内径、壁厚、层数和单层根数中的一种或多种实现指定粒径碳化硅粉料的合成，提高碳化硅粉料一致性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请实施例涉及的坩埚组件示意图；图2为本申请实施例涉及的导流件示意图；图3为本申请实施例涉及的坩埚盖示意图。具体实施方式为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坩埚组件，其特征在于，其包括坩埚和导流件，所述坩埚设置一级进气孔；/n所述导流件设置在所述坩埚形成的坩埚腔内，所述导流件包括设置多个二级进气孔的进气板和分别与所述二级进气孔连通的多个多孔导流管；/n所述进气板将所述坩埚腔分成缓冲腔和合成腔，原料气进入一级进气孔后沿着缓冲腔、二级进气孔和多孔导流管的路径从多孔导流管的孔隙流至合成腔，并与合成腔内固体原料反应。/n

【技术特征摘要】
1.一种坩埚组件，其特征在于，其包括坩埚和导流件，所述坩埚设置一级进气孔；
所述导流件设置在所述坩埚形成的坩埚腔内，所述导流件包括设置多个二级进气孔的进气板和分别与所述二级进气孔连通的多个多孔导流管；
所述进气板将所述坩埚腔分成缓冲腔和合成腔，原料气进入一级进气孔后沿着缓冲腔、二级进气孔和多孔导流管的路径从多孔导流管的孔隙流至合成腔，并与合成腔内固体原料反应。


2.根据权利要求1所述的坩埚组件，其特征在于，所述二级进气孔与所述多孔导流管对应设置，所述多孔导流管自所述进气板底面延伸至所述坩埚底部内侧面。


3.根据权利要求1所述的坩埚组件，其特征在于，所述多孔导流管与所述进气板一体设置或螺纹连接。


4.根据权利要求2所述的坩埚组件，其特征在于，所述多孔导流管均匀设置在所述合成腔内；
所述进气板以所述坩埚腔中轴线为共中心向外延伸均匀设置多层二级进气孔圆环形排布轨迹，所述相邻圆环形排布轨迹的间距相同。


5.根据权利要求4所述的坩埚组件，其特征在于，外圆环形排布轨迹设置的二级进气孔数量是相邻的沿内圆环形排布轨迹设置的二级进气孔数量的2倍。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李加林，李斌，张红岩，高超，刘家朋，李长进，
申请(专利权)人：山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37