一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构制造技术

本实用新型专利技术涉及碳化硅单晶生产技术领域，具体是一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构，包括坩埚盖和坩埚桶，所述坩埚桶上侧开口通过坩埚盖进行密封，所述坩埚桶内安装有石墨阻挡片，所述石墨阻挡片与坩埚桶底部形成的放置腔用于放置碳化硅粉料，石墨阻挡片与坩埚盖形成的生长腔用于放置碳化硅籽晶表面结晶成的碳化硅单晶体，所述坩埚桶与保温层外侧放置有加热组件，所述加热组件包括第一加热器

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构


[0001]本技术涉及碳化硅单晶生产
，具体是一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构
。

技术介绍

[0002]碳化硅单晶是制备射频功率器件
、
高压电力电子器件的新型第三代半导体材料
。
目前国际上主流的碳化硅单晶生长采用的是物理气相传输法
。
[0003]物理气相传输法生长碳化硅单晶一般采用感应加热方式，在惰性气体气氛保护的石墨坩埚中，以碳化硅粉料为原料，在一定的温度和压力下，石墨坩埚下部的固态碳化硅粉在高温下发生升华分解形成
Si(g)、Si2C(g)、SiC2(g)
等气相组分，由于石墨坩埚反应腔轴向存在着温度梯度，上述升华分解的气相组分从温度相对较高的生长原料区向温度相对较低的生长界面运动，并在石墨坩埚顶部的碳化硅籽晶上沉积结晶
。
此过程持续一定的时间，生长界面将稳定地向原料区推移，最终生成一定厚度的碳化硅单晶体
。
[0004]目前通过在坩埚外侧设置的感应线圈对坩埚进行加热，高温区碳化硅粉料发生升华分解形成
Si(g)、Si2C(g)、SiC2（
g)
等气相组分，通过对流或扩散，传输到处于低温区的
SiC
籽晶表面，并结晶成碳化硅单晶体
。
[0005]上述方式虽然能实现加热效果，但是仍存在以下问题：
[0006]1.
单一感应线圈进行加热，径向温度梯度及轴向温度梯度不好控制，工艺窗口窄；/>[0007]2.
由于加热部位距离粉料中心位置较远，导致中心的粉料不能完全分解，材料利用率低
。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构，用于解决目前在使用单一感应线圈进行坩埚的加热时，坩埚内径向温度梯度及轴向温度梯度不好控制工艺窗口窄，以及感应线圈距离粉料中心位置较远，导致中心的粉料不能完全分解，材料利用率低的问题
。
[0009]为实现上述目的，本技术提供一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构，包括坩埚盖和坩埚桶，所述坩埚桶上侧开口通过坩埚盖进行密封，所述坩埚桶内安装有石墨阻挡片，所述坩埚盖底部粘接有碳化硅籽晶，所述石墨阻挡片与坩埚桶底部形成的放置腔用于放置碳化硅粉料，所述石墨阻挡片与坩埚盖形成生长腔用于放置碳化硅籽晶表面结晶成的碳化硅单晶体，所述坩埚桶与保温层外侧放置有加热组件，所述加热组件包括第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器，其中所述第一加热器以及第二加热器安装在坩埚桶的侧面，所述第三加热器安装在坩埚桶底部设置的传热板内，所述第一加热器用于对坩埚桶上侧的生长腔进行加热，所述第二加热器以及第三加热器用于对放置腔进行加热
。
[0010]作为本技术进一步的方案，所述第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器由对应控制器控制进行加热作业
。
[0011]作为本技术进一步的方案，所述坩埚桶内位于石墨阻挡片上侧安装有石墨导流板，所述石墨导流板用于对气相组分进行导流
。
[0012]作为本技术进一步的方案，所述坩埚盖和坩埚桶放置在保温层内，所述坩埚桶与保温层之间放置有加热组件
。
[0013]与现有技术相比，本技术通过设置第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器，同时将所述第一加热器以及第二加热器安装在坩埚桶的侧面，所述第三加热器安装在坩埚桶底部设置的传热板内，通过所述第一加热器对坩埚桶上侧的生长腔进行加热，通过所述第二加热器以及第三加热器用于对坩埚桶内的放置腔进行加热，切第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器由对应控制器控制进行加热作业，通过控制器可调节对应加热器的加热功率
、
加热启动时间和加热持续时间，且通过第三加热器的启动，可以将粉料中心位置加热更充分，提高粉料利用率，通过第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器进行合适的程序控制，可以有效调节坩埚内部径向温度和轴向温度梯度，可以调整气相组分的
Si/C
比，从而生长出厚度更大，质量更好的晶体
。
附图说明
[0014]图1为本技术提供的一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构的结构示意图
。
[0015]附图中：
1、
坩埚盖；
2、
坩埚桶；
3、
第一加热器；
4、
第二加热器；
5、
第三加热器；
6、
碳化硅籽晶；
7、
石墨导流板；
8、
碳化硅单晶体；
9、
石墨阻挡片；
10、
碳化硅粉料；
11、
保温层
。
实施方式
[0016]下面结合具体实施方式对本技术的技术方案作进一步详细地说明
。
[0017]如图1所示，在本技术实施例中，一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构，包括坩埚盖1和坩埚桶2，所述坩埚桶2上侧开口通过坩埚盖1进行密封，所述坩埚桶2内安装有石墨阻挡片9，所述坩埚盖1底部粘接有碳化硅籽晶6，所述石墨阻挡片9与坩埚桶2底部形成的放置腔用于放置碳化硅粉料
10
，所述石墨阻挡片9与坩埚盖1形成生长腔用于放置碳化硅籽晶6表面结晶成的碳化硅单晶体8，所述坩埚桶2与保温层
11
外侧放置有加热组件，所述加热组件包括第一加热器
3、
第二加热器4以及第三加热器5，其中所述第一加热器3以及第二加热器4安装在坩埚桶2的侧面，所述第三加热器5安装在坩埚桶2底部设置的传热板内；
[0018]本技术中，通过所述第一加热器3对坩埚桶2上侧的生长腔进行加热，通过所述第二加热器4以及第三加热器5用于对放置腔进行加热，
[0019]进一步的，所述第一加热器
3、
第二加热器4以及第三加热器5由对应控制器控制进行加热作业，通过控制器可调节对应加热器的加热功率
、
加热启动时间和加热持续时间
。
通过第三加热器5的启动，可以将粉料中心位置加热更充分，提高粉料利用率，通过第一加热器
3、
第二加热器4以及第三加热器5进行合适的程序控制，可以有效调节坩埚内部径向温度和轴向温度梯度，可以调整气相组分的
Si/C
比，从而生长出厚度更大，质量更好的晶体；
[0020]本技术中，所述第三加热器5的数量为两组，当然实际在设计时，可根据坩埚桶2的规格，选用对应数量的第三加热器5，本技术优选第一加热器
3、
第二加热器4以及第三加热器5为加热线圈，当然实际也可选用其他具有加热功能的加热器
。
[0021]如图1所示，在本技术实施例中，所述坩埚桶2内位于石墨阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳化硅单晶生长用石墨坩埚结构，其特征在于，包括坩埚盖和坩埚桶，所述坩埚桶上侧开口通过坩埚盖进行密封，所述坩埚桶内安装有石墨阻挡片，所述坩埚盖底部粘接有碳化硅籽晶，所述石墨阻挡片与坩埚桶底部形成的放置腔用于放置碳化硅粉料，所述石墨阻挡片与坩埚盖形成生长腔用于放置碳化硅籽晶表面结晶成的碳化硅单晶体，所述坩埚桶与保温层外侧放置有加热组件，所述加热组件包括第一加热器
、
第二加热器以及第三加热器，其中所述第一加热器以及第二加热器安装在坩埚桶的侧面，所述第三加热器安装在坩埚桶底部设置的传热板内；所述第一加热器用于对坩埚桶上侧的生长腔进行加热，所述第二加热器以及第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜亚，张小刚，于文明，
申请(专利权)人：江苏芯恒惟业电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：