本实用新型专利技术公开了一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，包括外坩埚、内坩埚和阻隔单元，所述外坩埚包括外坩埚本体和外坩埚盖，所述外坩埚本体限定出顶部、底部均敞开的第一容纳腔；所述外坩埚盖安装在所述外坩埚本体的顶部，所述外坩埚盖的底部装有籽晶；所述内坩埚设于所述第一容纳腔内；所述内坩埚限定出顶部敞开的第二容纳腔，所述第二容纳腔内装有碳化硅粉体；所述阻隔单元设于所述第一容纳腔内位于所述内坩埚的顶部；所述阻隔单元用于所述第二容纳腔和所述第一容纳腔的连通或隔断。本实用新型专利技术能够阻隔初始粉升华气体流动到籽晶处，以抑制其过早生长，保持籽晶的清洁度，提高生长晶体的质量。提高生长晶体的质量。提高生长晶体的质量。
【技术实现步骤摘要】
用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置
[0001]本技术涉及碳化硅晶体生长领域，尤其是涉及一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置。
技术介绍
[0002]PVT法碳化硅晶体生长的过程中，通常将碳化硅粉体放在温度较高的石墨坩埚底部，在惰性气体环境，压力为0
‑
120mbar范围内，将温度加热至约2100
‑
2500℃的高温。碳化硅粉体会升华分解为Si，SiC2和Si2C等气相组分，在温度梯度的驱动下气相组分向温度较低的置于坩埚顶部的籽晶输运，并在籽晶表面处于过饱和状态的各气相组分重新结晶进行碳化硅晶体生长。籽晶生长面的极性、形状演化及气氛组成等均与晶体生长的温度场相关，而籽晶的生长面的界面环境将直接导致初期碳包裹、多型夹杂、微管及位错等缺陷的产生。一般而言，碳化硅晶体生长的重点放在热场设计及晶体生长工艺的优化(温度、压力及时间等)，未将晶体生长初期籽晶，尤其是籽晶生长面的一些问题单独考虑。目前，已公开的专利及文献，还没有关于如何控制籽晶生长面初期洁净度的相关资料。
[0003]然而，对于PVT法生长碳化硅晶体，存在生长温度下碳化硅粉体并非严格按化学计量比升华的问题，具体的：生长初期气相中富Si，在温度梯度作用下，Si蒸汽从生长室底部内扩散至粉表面再至籽晶表面的空间，富Si蒸汽的扩散伴随着对坩埚内壁及籽晶表面的冲刷，进而造成：1)冲刷内壁的气流使得坩埚内壁部分碳脱落，脱落的碳随着上升气流汇集至籽晶生长面，这也是初期碳包裹的主要来源(初期碳包裹颗粒尺寸较大，最大可至微米级，对晶体质量影响较为严重)；2)富集Si的气流直接冲刷籽晶生长面，此时的生长面端温度一般低于粉50～80℃，但在此温度下(＞2000℃)，籽晶生长面已可以发生反应。而在生长条件(温度梯度和气氛浓度)不稳定的情况下，不稳定的生长气氛汇聚到籽晶生长面并过早的反应，是造成初期相变及缺陷的重要原因。
技术实现思路
[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术在于提出一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，能够阻隔初始粉升华气体流动到籽晶处，以抑制过早生长，保持籽晶的清洁度，提高生长晶体的质量。
[0005]根据本技术实施例中用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，包括：外坩埚、内坩埚和阻隔单元，所述外坩埚包括外坩埚本体和外坩埚盖，所述外坩埚本体限定出顶部、底部均敞开的第一容纳腔；所述外坩埚盖安装在所述外坩埚本体的顶部，所述外坩埚盖的底部装有籽晶；所述内坩埚设于所述第一容纳腔内，并位于所述第一容纳腔的下部；所述内坩埚限定出顶部敞开的第二容纳腔，所述第二容纳腔内装有碳化硅粉体；所述阻隔单元设于所述第一容纳腔内位于所述内坩埚的顶部；所述阻隔单元用于所述第二容纳腔和所述第一容纳腔的连通或隔断。
[0006]根据本技术实施例中用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，通过对阻隔
单元的控制，以实现对第二容纳腔与第一容纳腔之间连通或隔断的控制，具体的控制可根据晶体生长的阶段进行，在晶体生长的初期，处于隔断状态，可阻止升华气体向籽晶方向移动，以抑制其过早生长，保持籽晶表面洁净度，降低相变、碳包裹及缺陷问题；待生长的气氛稳定后，由隔断状态切换为连通状态，保证升华气体可正常向籽晶移动，并进行生长。同时，稳定了晶体生长的初期条件，生长过程接近平衡状态，并且生长过程可以被认为是自发形核，因此生长的晶体缺陷密度很低，质量较高。
[0007]在本技术的一些实施例中，所述阻隔单元包括：外阻隔单元和内阻隔单元，所述外阻隔单元安装在所述内坩埚的顶部，所述外阻隔单元上设有多个外通孔；所述内阻隔单元设于所述外阻隔单元内，所述内阻隔单元上设有多个内通孔；其中，所述内阻隔单元具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态，至少部分所述内通孔与所述外通孔相连通；在所述第二工作状态，所有所述内通孔均与所述外通孔不连通。
[0008]在本技术的一些实施例中，所述外阻隔单元包括：外阻隔板和限位板，所述外阻隔板限定出底部敞开的安装腔，所述外阻隔板设于所述第一容纳腔内；所述限位板设于所述外阻隔板底部的外侧壁上，并安装于所述内坩埚的顶部；其中，所述外通孔开设于所述外阻隔板的顶部，所述内阻隔板能够转动地设于所述安装腔内。
[0009]在本技术的一些实施例中，所述外阻隔单元有两个，两个所述外阻隔单元上下对称布置，所述内阻隔单元设于两个所述外阻隔单元之间。
[0010]在本技术的一些实施例中，所述外通孔和所述内通孔的数量一致，多个所述外通孔沿所述外阻隔单元的周向均匀分布，多个所述内通孔沿所述内阻隔单元的周向均匀分布。
[0011]在本技术的一些实施例中，所述外坩埚本体顶端的内侧壁上设有内螺纹，所述外坩埚盖底端的外侧壁上设有与内螺纹相配合的外螺纹，所述外坩埚盖与所述外坩埚本体之间通过外螺纹和内螺纹螺接连接。
[0012]根据本技术实施例中的用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，包括：反应坩埚、坩埚盖和阻隔单元，所述反应坩埚限定出顶部敞开的原料腔，所述原料腔内装有碳化硅粉体；所述坩埚盖限定出底部敞开的生长腔，所述坩埚盖的底部装有籽晶；所述阻隔单元设于所述反应坩埚和所述坩埚盖之间，所述阻隔单元用于所述原料腔和所述生长腔的连通或隔断。
[0013]根据本技术实施例中用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，通过对阻隔单元的控制，以实现对原料腔与生长腔之间连通或隔断的控制，具体的控制可根据晶体生长的阶段进行，可抑制籽晶过早生长，保持籽晶表面洁净度，降低相变、碳包裹及缺陷问题；同时，稳定了晶体生长的初期条件，生长过程接近平衡状态，并且生长过程可以被认为是自发形核，因此生长的晶体缺陷密度很低，质量较高。
[0014]在本技术的一些实施例中，所述阻隔单元包括：外阻隔单元和内阻隔单元，所述外阻隔单元的两端分别与所述反应坩埚的顶端、所述坩埚盖的底端连接，所述外阻隔单元上正对所述生长腔的位置设有多个外通孔；所述内阻隔单元设于所述外阻隔单元内，所述内阻隔单元上设有多个内通孔；其中，所述内阻隔单元具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态，至少部分所述内通孔与所述外通孔相连通；在所述第二工作状态，所有所述内通孔均与所述外通孔不连通。
[0015]在本技术的一些实施例中，所述外阻隔单元包括：外阻隔板和限位板，所述外阻隔板限定出底部敞开的安装腔，所述外阻隔板的顶部通过安装环与所述坩埚盖连接；所述限位板设于所述外阻隔板的外侧壁上，所述限位板与所述反应坩埚的顶部连接；其中，所述外通孔开设于所述外阻隔板的顶部，所述内阻隔板能够转动地设于所述安装腔内。
[0016]在本技术的一些实施例中，所述外阻隔单元有两个，两个所述外阻隔单元上下对称布置，所述内阻隔单元设于两个所述外阻隔单元的安装腔内。
[0017]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，其特征在于，包括：外坩埚，所述外坩埚包括外坩埚本体和外坩埚盖，所述外坩埚本体限定出顶部、底部均敞开的第一容纳腔；所述外坩埚盖安装在所述外坩埚本体的顶部，所述外坩埚盖的底部装有籽晶；内坩埚，所述内坩埚设于所述第一容纳腔内，并位于所述第一容纳腔的下部；所述内坩埚限定出顶部敞开的第二容纳腔，所述第二容纳腔内装有碳化硅粉体；阻隔单元，所述阻隔单元设于所述第一容纳腔内位于所述内坩埚的顶部；所述阻隔单元用于所述第二容纳腔和所述第一容纳腔的连通或隔断；所述阻隔单元包括：外阻隔单元，所述外阻隔单元安装在所述内坩埚的顶部，所述外阻隔单元上设有多个外通孔；内阻隔单元，所述内阻隔单元设于所述外阻隔单元内，所述内阻隔单元上设有多个内通孔；其中，所述内阻隔单元具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态，至少部分所述内通孔与所述外通孔相连通；在所述第二工作状态，所有所述内通孔均与所述外通孔不连通。2.根据权利要求1所述的一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，其特征在于，所述外阻隔单元包括：外阻隔板，所述外阻隔板限定出底部敞开的安装腔，所述外阻隔板设于所述第一容纳腔内；限位板，所述限位板设于所述外阻隔板底部的外侧壁上，并安装于所述内坩埚的顶部；其中，所述外通孔开设于所述外阻隔板的顶部，所述内阻隔单元能够转动地设于所述安装腔内。3.根据权利要求1所述的一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，其特征在于，所述外阻隔单元有两个，两个所述外阻隔单元上下对称布置，所述内阻隔单元设于两个所述外阻隔单元之间。4.根据权利要求1所述的一种用于保持生长初期籽晶洁净度的坩埚装置，其特征在于，所述外通孔和所述内通孔的数量一致，多个所述外通孔沿所述外阻隔单元的周向均匀分布，多个所述内通孔沿所述内阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：李远田，包伟刚，刘留，
申请(专利权)人：江苏集芯先进材料有限公司，
类型：新型
国别省市：
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