用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉制造技术

本披露公开了一种用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉。该坩埚包括：双层坩埚，其包括内层坩埚和外层坩埚；外层坩埚上设有用于放置重结晶件的承载台；重结晶件，其放置在承载台上；碳毡，包裹在外层坩埚和重结晶件的外侧；其中，重结晶件处的碳毡厚度小于外层坩埚处的碳毡厚度。本披露公开的坩埚由于包裹在重结晶件外侧的碳毡厚度小于包裹在外层坩埚外侧的碳毡厚度，因而，重结晶件处的温度相对于其他处的温度更低，能够令长晶过程中从内层坩埚内溢出的富硅气氛集中在重结晶件处结晶，有效避免了溢出的富硅气氛到达碳毡处对碳毡造成腐蚀，进而保证了碳毡的保温性能和坩埚内的温场稳定，保障形成的碳化硅晶体形貌均匀。保障形成的碳化硅晶体形貌均匀。保障形成的碳化硅晶体形貌均匀。

【技术实现步骤摘要】
用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉


[0001]本披露一般涉及半导体制造
更具体地，本披露涉及一种用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉。

技术介绍

[0002]目前市场制备碳化硅晶体的主流方法为物理气相传输法(PVT，Physical Vapor Transport)，其原理为通过加热石墨坩埚内部的碳化硅粉料使其升华，气氛上升并在温度梯度驱动下到达温度较低的籽晶表面重结晶，从而获得碳化硅单晶。
[0003]在晶体生长过程中，为了控制长晶速率和晶体形貌，轴向温梯以及径向温梯的控制尤为关键。通过PVT法生长碳化硅时，通常使用碳毡作为坩埚外部的保温材料以维持晶体生长所需要的温度。但由于富硅气氛的腐蚀，在长晶后期碳毡材料的保温性能受到溢出气氛的影响，保温性能下降，温场分布发生改变，容易造成晶体的相变以及形貌的失控，例如晶体厚度的不对称等问题的产生。
[0004]有鉴于此，亟需提供一种用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉，能够有效解决溢出的富硅气氛腐蚀碳毡所造成的晶体的相变以及形貌的失控的问题。

技术实现思路

[0005]为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了用于制备碳化硅晶体的坩埚及长晶炉。
[0006]在第一方面中，本披露提供一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，包括：双层坩埚，其包括内层坩埚3和外层坩埚2；外层坩埚2上设有用于放置重结晶件4的承载台；重结晶件4，其放置在承载台上；碳毡1，包裹在外层坩埚2和重结晶件4的外侧；其中，重结晶件4处的碳毡厚度小于外层坩埚2处的碳毡厚度。
[0007]在一些实施例中，内层坩埚3和外层坩埚2共用同一埚底，且内层坩埚3和外层坩埚2的侧壁之间以及顶部之间存在空隙。
[0008]在一些实施例中，内层坩埚3和外层坩埚2的顶部之间的距离介于50mm至100mm之间。
[0009]在一些实施例中，重结晶件4为石墨结晶件或碳化钽结晶件。
[0010]在一些实施例中，重结晶件4的纵截面呈U型或半球型，重结晶件4具有朝向内层坩埚3的开口，重结晶件4倒扣在外层坩埚2顶部的承载台上。
[0011]在一些实施例中，承载台与重结晶件4之间设置有防粘连部件，用于防止重结晶件4因多晶粘连在承载台上。
[0012]在一些实施例中，防粘连部件为厚度介于0.35mm至0.6mm之间的石墨纸，石墨纸设置在承载台与重结晶件4相接触的位置。
[0013]在一些实施例中，内层坩埚3的顶部设置有用于放置籽晶5的籽晶放置区；以及内层坩埚3的底部用于放置碳化硅粉料6。
或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0025]下面结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。
[0026]通过PVT法生长碳化硅时，通常使用碳毡作为坩埚外部的保温材料以维持晶体生长所需要的温度。但由于富硅气氛的腐蚀，在长晶后期碳毡材料的保温性能受到溢出气氛的影响，保温性能下降，温场分布发生改变，容易造成晶体的相变以及形貌的失控，例如晶体厚度的不对称等问题的产生。
[0027]有鉴于此，本披露实施例提供了一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，其通过双层坩埚结构以及对重结晶件处碳毡厚度的调整，能够令内层坩埚中溢出的富硅气氛在外层坩埚的特定位置结晶，减少富硅气氛对碳毡的腐蚀，保证整个长晶过程碳毡的保温性能维持稳定。
[0028]图1示出了本披露实施例的用于制备碳化硅晶体的坩埚的结构示意图。
[0029]如图1所示，本披露实施例提供的坩埚包括：
[0030]双层坩埚，其包括内层坩埚3和外层坩埚2；外层坩埚2上设有用于放置重结晶件4的承载台；
[0031]重结晶件4，其放置在外层坩埚2的承载台上；
[0032]以及碳毡1，其包裹在外层坩埚2和重结晶件4的外侧，用于对坩埚进行保温以维持晶体生长所需要的温度。
[0033]在本披露实施例中，重结晶件4处的碳毡厚度小于外层坩埚2处的碳毡厚度，因此，重结晶件4处的温度较低，也即，外层坩埚2上承载台位置的温度低于外层坩埚2上其他位置的温度，从而在外层坩埚2的承载台处形成一个冷区。
[0034]内层坩埚3的顶部设置有用于放置籽晶5的籽晶放置区，内层坩埚3的底部用于放置碳化硅粉料6。
[0035]在制备碳化硅晶体时，内层坩埚3内的碳化硅粉料吸热升华形成富硅气氛，该富硅气氛在内层坩埚3的籽晶放置区放置的籽晶上结晶形成碳化硅晶体，未结晶的富硅气氛从内层坩埚3中溢出至外层坩埚2内，由于外层坩埚3的承载台处形成了一个冷区，因此，溢出的富硅气氛会集中至该冷区重结晶。而承载台上放置有重结晶件4，因此，溢出的富硅气氛会集中附着在重结晶件4上重结晶，而不会对外层坩埚2外包裹的碳毡造成腐蚀。
[0036]在一些实施例中，重结晶件4可以采用石墨或其他材质制成。示例性地，重结晶件4可以为石墨结晶件或碳化钽结晶件，本披露不作唯一限定。
[0037]在本披露实施例中，承载台设置在外层坩埚的顶部，重结晶件4放置在该承载台上，以在外层坩埚2的顶部形成冷区，溢出的富硅气氛集中在外层坩埚2顶部位置的重结晶件4上结晶。
[0038]需要说明的是，以上仅是本披露实施例中提供的一种示例性方案，在实际应用过程中，承载台设置在外层坩埚的顶部以在外层坩埚的顶部形成冷区外，还可以在外层坩埚的其他位置设置重结晶件的承载台以形成其他位置的冷区，例如，外层坩埚的侧面。
[0039]如上所提供的用于制备碳化硅晶体的坩埚具有双层坩埚结构，并在外层坩埚上放置了重结晶件，由于包裹在重结晶件外侧的碳毡厚度小于包裹在外层坩埚外侧的碳毡厚度，因而，重结晶件处的温度相对于其他处的温度更低，能够使从内层坩埚内溢出的富硅气氛集中在重结晶件处结晶，有效避免了溢出的富硅气氛对外层坩埚外侧包裹的碳毡造成腐
蚀，进而保障碳毡能够维持温场的均匀稳定，保障了生长结束时籽晶上碳化硅晶体的形貌均匀。
[0040]在本披露的另一些实施例中，实施例所提供的坩埚中，内层坩埚3和外层坩埚2共用同一埚底，内层坩埚3和外层坩埚2的侧壁之间以及顶部之间均存在空隙。
[0041]若内层坩埚3和外层坩埚2顶部之间的空隙尺寸过小，则外层坩埚2上承载台处形成的冷区影响内层坩埚3晶体生长区域的温度，进而影响得到的碳化硅晶体的形貌。
[0042]为了避免外层坩埚2上承载台处形成的冷区影响内层坩埚3晶体生长区域的温度，本披露的一些实施例中对内层坩埚3和外层坩埚2顶部之间的空隙尺寸进行了设计。
[0043]示例性地，在本披露的一些实施例中，内层坩埚3和外层坩埚2的顶部之间的距离介于50mm至100mm之间，通过增加外层坩埚2上的冷区与内层坩埚3上晶体生长区域的距离，避免冷区从内层坩埚处吸收热量，导致内层坩埚的温度下降。
[0044]与之相应地，若重结晶件的承载台设置外层坩埚的侧面，即，冷区形成在外层坩埚2的侧壁上，则可以通过增加内层坩埚与外层坩埚侧壁之间的空隙尺寸，防止内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，包括：双层坩埚，其包括内层坩埚(3)和外层坩埚(2)；所述外层坩埚(2)上设有用于放置重结晶件(4)的承载台；重结晶件(4)，其放置在所述承载台上；碳毡(1)，包裹在所述外层坩埚(2)和所述重结晶件(4)的外侧；其中，所述重结晶件(4)处的碳毡厚度小于所述外层坩埚(2)处的碳毡厚度。2.根据权利要求1所述的用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，所述内层坩埚(3)和所述外层坩埚(2)共用同一埚底，且所述内层坩埚(3)和所述外层坩埚(2)的侧壁之间以及顶部之间存在空隙。3.根据权利要求2所述的用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，所述内层坩埚(3)和所述外层坩埚(2)的顶部之间的距离介于50mm至100mm之间。4.根据权利要求1所述的用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，所述重结晶件(4)为石墨结晶件或碳化钽结晶件。5.根据权利要求1所述的用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，所述重结晶件(4)的纵截面呈U型或半球型，所述重结晶件(4)具有朝向所述内层坩埚(3)的开口，所述重结晶件(4)倒扣在所述外层坩埚(2)顶部的承载台上。6.根据权利要求1所述的用于制备碳化硅晶体的坩埚，其特征在于，所述承载台与所述重结晶件(4)之间设置有防粘连部件，用于防止所述重结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，张洁，
申请(专利权)人：湖南三安半导体有限责任公司，
类型：新型
国别省市：