本实用新型专利技术提供了一种石墨坩埚和碳化硅溶液法生长装置，所述石墨坩埚包括外坩埚和内坩埚，所述外坩埚的内腔中容纳有所述内坩埚，所述外坩埚的内侧壁与所述内坩埚的外侧壁之间存在间隙，所述外坩埚和所述内坩埚的开口方向一致；所述外坩埚为等静压石墨外坩埚，所述内坩埚为模压石墨内坩埚。本实用新型专利技术的内坩埚为生长碳化硅晶体的消耗品，其材质为模压石墨，具有价格较低的优势，从而可降低生长碳化硅晶体的消耗成本；外坩埚的材质为等静压石墨，具有高强度和高密度的优势，可以确保即使内坩埚发生泄漏，外坩埚仍然可以承载反应原料，提高了石墨坩埚的安全性。提高了石墨坩埚的安全性。提高了石墨坩埚的安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种石墨坩埚和碳化硅溶液法生长装置
[0001]本技术属于半导体
，涉及一种石墨坩埚和碳化硅溶液法生长装置。
技术介绍
[0002]碳化硅作为代表性的第三代宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、工作温度高等优点，适用于新能源汽车、储能等领域。
[0003]顶部籽晶溶液法(TSSG)是生长SiC晶体的常见方法，CN105970295A公开了一种采用溶液法生长碳化硅晶体的装置，包括石墨坩埚、与上下运动机构连接的籽晶轴，石墨坩埚外设有保温层，石墨坩埚包括坩埚体、盖在坩埚体上端的坩埚盖，籽晶轴包括头部贴有籽晶的石墨轴，在坩埚体上端的内侧壁上对应于坩埚体与坩埚盖之间的缝隙处设有一沿坩埚体内侧壁周向设置的环槽，所述环槽开口向上，所述环槽的内侧边与坩埚体的内侧壁封闭连接，环槽的外侧边、底边、坩埚体的内侧壁共同形成下部封闭、开口向上的凹槽，坩埚体与坩埚盖之间的缝隙位于环槽内；在籽晶上部的石墨轴上同轴设置有一石墨遮罩，石墨遮罩为圆形平板或为开口向下的伞形结构或为一端封闭另一端敞口向下的筒形结构，石墨遮罩将贴有籽晶的一端的石墨轴罩设在其下部。
[0004]CN113718337A也公开了一种液相法生长碳化硅晶体的装置，所述装置包括：用于容纳Si合金助溶液的坩埚和用于固定碳化硅籽晶的籽晶杆；所述装置还包括液面高度保持装置，液面高度保持装置包括液面保持圆环和用于推动液面保持圆环下降至Si合金助溶液中的推动装置。在碳化硅晶体的生长过程中，通过推动装置推动液面保持圆环下降至Si合金助溶液中以保持Si合金助溶液的液面高度不变。
[0005]在TSSG法中，石墨坩埚一方面具有承载合金溶液的作用，另一方面通过不断地溶解为Si合金溶液提供碳元素。由于合金溶液不断腐蚀石墨坩埚，石墨坩埚存在较大开裂的可能。一旦将近2000℃的合金溶液通过裂缝漏出，存在腐蚀炉腔内结构件和进入真空管道等多种可能，导致设备损坏以及发生人身安全事故。因此，应用于TSSG法的石墨坩埚通常采用等静压石墨制造，具有高的强度、密度和纯度，以及较高的价格，同时制造的石墨坩埚具有较宽的壁厚，以防止使用过程中被腐蚀穿透。该种坩埚一般在一个大的石墨圆柱体上掏空中心部分加工而成，约有90％以上的石墨材料会被加工去除。以生长六英寸SiC晶体的单个等静压石墨坩埚为例，一般价格可以达到上万元。
[0006]但是，在TSSG工艺中，冷却后的Si合金固体完全粘接在石墨坩埚上，这导致采用TSSG法生长一次SiC晶体，即消耗一个石墨坩埚。石墨坩埚的消耗构成TSSG法大规模生产SiC晶体的主要成本，消耗的成本较高。
[0007]因此，如何降低TSSG工艺中石墨坩埚的消耗成本，是亟需解决的难题。
技术实现思路
[0008]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种石墨坩埚和碳化硅溶液法生长装置。本技术的石墨坩埚包括外坩埚和内坩埚，内坩埚为生长碳化硅晶体的
消耗品，其材质为模压石墨，具有价格较低的优势，从而可降低生长碳化硅晶体的消耗成本；外坩埚的材质为等静压石墨，具有高强度和高密度的优势，可以确保即使内坩埚发生泄漏，外坩埚仍然可以承载反应原料，提高了石墨坩埚的安全性。
[0009]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本技术提供了一种石墨坩埚，所述石墨坩埚包括外坩埚和内坩埚，所述外坩埚的内腔中容纳有所述内坩埚，所述外坩埚的内侧壁与所述内坩埚的外侧壁之间存在间隙，所述外坩埚和所述内坩埚的开口方向一致；
[0011]所述外坩埚为等静压石墨外坩埚，所述内坩埚为模压石墨内坩埚。
[0012]本技术提供了一种石墨坩埚，包括外坩埚和内坩埚，内坩埚为生长碳化硅晶体的消耗品，可盛放碳化硅晶体的反应原料，并可为碳化硅晶体的生长提供碳元素，同时内坩埚的材质为模压石墨，具有价格较低的优势，从而可降低生长碳化硅晶体的消耗成本；外坩埚的材质为等静压石墨，具有高强度和高密度的优势，可以确保即使内坩埚发生泄漏，外坩埚仍然可以承载反应原料，提高了石墨坩埚的安全性。
[0013]优选地，所述内坩埚沿水平线分为第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分通过石墨胶连接。
[0014]优选地，当所述内坩埚中盛放有碳化硅反应原料时，所述碳化硅反应原料的高度低于所述第一部分和所述第二部分的分界线。
[0015]本技术中，在碳化硅晶体生长结束后，可以将内坩埚的第一部分和第二部分切割分离，其中，与碳化硅反应原料直接接触的那一部分是一次性使用，而另一部分可以重复使用，使用砂纸打磨干净其内表面即可。本技术的石墨坩埚成本约为整体式的等静压石墨坩埚的四分之一。
[0016]示例性地，本技术提供了一种石墨坩埚的制造方法，包括：
[0017]将圆柱形的等静压石墨车削掉中心部分，制成外坩埚；将圆柱形的模压石墨车削掉中心部分，制成内坩埚的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分通过石墨胶粘接，并加热至200℃保温1h固化；随后将内坩埚整体放入外坩埚，形成所述石墨坩埚。
[0018]优选地，所述第一部分和所述第二部分的高度相同。
[0019]优选地，所述外坩埚的内侧壁与所述内坩埚的外侧壁之间的间隙小于3mm，例如可以是2.9mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm、0.48mm、0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm或0.1mm等。
[0020]优选地，所述外坩埚的开口和所述内坩埚的开口之间的距离小于等于10mm，例如可以是9.9mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm或0mm等。
[0021]优选地，所述外坩埚的侧壁厚度为5
‑
20mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm等。
[0022]优选地，所述内坩埚的侧壁厚度为5
‑
20mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm等。
[0023]第二方面，本技术提供了一种碳化硅溶液法生长装置，所述碳化硅溶液法生长装置包括第一方面所述的石墨坩埚、坩埚盖、籽晶杆和加热件；
[0024]所述石墨坩埚的开口处设置有所述坩埚盖，所述坩埚盖上开设有孔，所述籽晶杆
的底端通过孔伸入所述内坩埚的内腔中，所述籽晶杆的底端连接有籽晶托，所述籽晶托的底面设置有籽晶；
[0025]所述石墨坩埚的外周设置有所述加热件。
[0026]优选地，所述坩埚盖为石墨坩埚盖。
[0027]优选地，所述籽晶杆为石墨籽晶杆。
[0028]优选地，所述籽晶托为石墨籽晶托。
[0029]优选地，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨坩埚，其特征在于，所述石墨坩埚包括外坩埚和内坩埚，所述外坩埚的内腔中容纳有所述内坩埚，所述外坩埚的内侧壁与所述内坩埚的外侧壁之间存在间隙，所述外坩埚和所述内坩埚的开口方向一致；所述外坩埚为等静压石墨外坩埚，所述内坩埚为模压石墨内坩埚。2.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，所述内坩埚沿水平线分为第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分通过石墨胶连接。3.根据权利要求2所述的石墨坩埚，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分的高度相同。4.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，所述外坩埚的内侧壁与所述内坩埚的外侧壁之间的间隙小于3mm。5.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，所述外坩埚的开口和所述内坩埚的开口之间的距离小于等于10mm。6.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，所述外坩埚的侧壁厚度为5
【专利技术属性】
技术研发人员：黄秀松，郭超，母凤文，
申请(专利权)人：青禾晶元天津半导体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：
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