晶体制备坩埚制造技术

本申请涉及半导体设备，提供了一种晶体制备坩埚，所述埚体包括原料区及结晶区，所述原料区位于所述结晶区的下方，所述结晶区的侧壁设有测温组件和生长监控组件，所述埚体的侧壁设置有加热线圈，当在进行晶体生长时，所述测温组件用于检测所述结晶区晶体的温度，防止晶体在生长时发生相变，同时可监控坩埚的温场波动情况，以在异常情况发生时可以及时采取措施；所述生长监控组件用于采集所述结晶区晶体的生长数据，如遇多晶或生长厚度不均匀的情况可以及时调整生长配方，以避免资源浪费。以避免资源浪费。以避免资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
晶体制备坩埚


[0001]本申请属于半导体设备领域，尤其涉及一种晶体制备坩埚。

技术介绍

[0002]碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，具有高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点。由于4H
‑
SiC在诸多晶型中具有更优异的电学性能，满足如今科技发展对高功率和抗辐射器件等衬底材料的需求，所以如何生长出高质量的4H
‑
SiC晶体便成了首要问题。
[0003]目前，工业生产中碳化硅单晶的生长方法主要为物理气相传输法(PVT)。籽晶位于顶部坩埚盖处，利用感应线圈加热，将放入石墨坩埚中的碳化硅粉料升华，再利用温度梯度使上升至坩埚顶部的碳化硅气体在籽晶表面凝华成碳化硅单晶。由于碳化硅有多种晶型，晶型与生长温度密切相关，所以PVT法生长大尺寸的4H
‑
SiC晶体需要严格控制生长温度。
[0004]此外，温场的径向温度均匀性也会影响结晶质量，由此可知温度的控制是保证碳化硅晶体质量的重要因素。但是目前PVT工艺只能靠经验把控生长工艺流程，晶体质量和形貌只能等生长完全结束后再开炉查验，这期间将产生大量的损耗，若生长的碳化硅晶体质量不高，不能根据其恶劣程度进行生长工艺调整，会浪费大量生长资源。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种晶体制备坩埚，旨在解决碳化硅的制备只能靠经验把控生长工艺流程，晶体质量可控性低的问题。
[0006]本申请实施例提供了一种晶体制备坩埚，包括埚体和盖合于所述埚体的上盖，所述埚体包括原料区及结晶区，所述原料区位于所述结晶区的下方，所述结晶区的侧壁设有测温组件和生长监控组件，所述埚体的侧壁设置有加热线圈，当在进行晶体生长时，所述测温组件用于检测所述结晶区晶体的温度，所述生长监控组件用于采集所述结晶区晶体的生长数据
[0007]在其中一个实施例中，所述结晶区的侧壁开设有两个孔槽，所述两个孔槽相对所述埚体的中轴线对称，所述测温组件为两个，分别设置于所述两个孔槽内。
[0008]在其中一个实施例中，所述孔槽设置有透视窗，所述生长监控组件为两个，分别设置于所述透视窗上。
[0009]在其中一个实施例中，所述埚盖为H型结构，所述结晶区的晶体附着于所述上盖的底部，所述孔槽设置于靠近所述上盖的底部。
[0010]在其中一个实施例中，所述驱动杆与所述上盖的顶部连接，用于驱动所述上盖相对所述埚体径向旋转。
[0011]在其中一个实施例中，还包括质量检测组件，设置于所述上盖与所述驱动杆之间，用于实时监测所述晶体的重量。
[0012]在其中一个实施例中，所述加热线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈绕设于所述埚体的结晶区，所述第二线圈绕设于所述埚体的原料区，所述第一线圈的发热功
率高于所述第二线圈的发热功率。
[0013]在其中一个实施例中，所述埚体的横截面为圆形，所述结晶区的侧壁开设有四个孔槽，任相邻两个孔槽与所述埚体中心的连线夹角为90
°
。
[0014]在其中一个实施例中，所述孔槽设置有透视窗，所述生长监控组件为四个，一所述透视窗设置有一所述生长监控组件，所述测温组件为四个，一所述孔槽设置有一所述测温组件。
[0015]在其中一个实施例中，所述生长监控组件为图像/视频采集组件。
[0016]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过设置测温组件和生长监控组件，测温组件可以检测结晶区晶体的温度，防止晶体在生长时发生相变，同时可监控坩埚的温场波动情况，以在异常情况发生时可以及时采取措施；生长监控组件采集结晶区晶体的生长数据，如遇多晶或生长厚度不均匀的情况可以及时调整生长配方，以避免资源浪费。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术申请，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的晶体制备坩埚的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0021]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
[0022]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个该特征。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。
[0023]请参阅图1，本申请实施例提供了一种晶体制备坩埚，包括埚体110和盖合于埚体110的上盖120，埚体110包括原料区101及结晶区102，原料区101位于埚体110底部，用于装载原材料，结晶区102位于埚体110的除了原料区101的其它区域，如图1所示，结晶区102位于该原料区101的上部位置，正对上盖120底部。
[0024]本申请实施例中，埚体110的侧壁设有测温组件130和生长监控组件140，埚体110
的侧壁设置有加热线圈150，当在进行晶体103生长时，测温组件130用于检测结晶区102的晶体103的温度，晶体103在生长时发生相变，同时可监控埚体110的温场波动情况，以在异常情况发生时可以及时采取措施；生长监控组件140用于采集结晶区102的晶体103的生长数据，如遇多晶或生长厚度不均匀的情况可以及时调整生长配方参数，以避免资源浪费。
[0025]在一些实施例中，测温组件130包括红外测温探头，红外测温探头的探测方向指向上盖120底部的晶体103，且红外测温探头连接到外部设备，比如上位机，将探测到的温度数据实时输出到外部设备。
[0026]可选地，测温组件130具有一在埚体110的纵轴线上变化的探测角度。比如，可以通过驱动器驱动调整摆动角度以偏转探测方向，以根据晶体103厚度变化来移动测温点，增大测温面积，该驱动器可以是驱动电机等。
[0027]在一些实施例中，生长监控组件140为图像/视频采集组件，比如成像相机，拍录晶体103生长情况并输出到外部设备，如操作人员或外部设备自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体制备坩埚，包括埚体和盖合于所述埚体的上盖，其特征在于，所述埚体包括原料区及结晶区，所述原料区位于所述结晶区的下方，所述结晶区的侧壁设有测温组件和生长监控组件，所述埚体的侧壁设置有加热线圈，当在进行晶体生长时，所述测温组件用于检测所述结晶区晶体的温度，所述生长监控组件用于采集所述结晶区晶体的生长数据。2.如权利要求1所述的晶体制备坩埚，其特征在于，所述结晶区的侧壁开设有两个孔槽，所述两个孔槽相对所述埚体的中轴线对称，所述测温组件为两个，分别设置于所述两个孔槽内。3.如权利要求2所述的晶体制备坩埚，其特征在于，所述孔槽设置有透视窗，所述生长监控组件为两个，分别设置于所述透视窗上。4.如权利要求3所述的晶体制备坩埚，其特征在于，所述上盖为H型结构，所述结晶区的晶体附着于所述上盖的底部，所述孔槽设置于靠近所述上盖的底部。5.如权利要求1所述的晶体制备坩埚，其特征在于，还包括驱动杆，所述驱动杆与所述上盖的顶部连接，用于驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃霁，彭友谊，
申请(专利权)人：深圳腾睿微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：