晶体生长装置及其坩埚制造方法及图纸

本申请公开了一种晶体生长装置及其坩埚，其中坩埚包括侧壁以及底面，底面的中部向内凸起形成中空的凸起部，凸起部的底部与坩埚外部连通，凸起部内适于设置测温位点。本申请还公开了一种晶体生长装置，包括坩埚以及设置在坩埚上方的籽晶托，从而在籽晶托与坩埚之间形成原料腔。晶体生长装置能够在碳化硅晶体生长过程中对温度实时检测，并提高温度检测的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
晶体生长装置及其坩埚


[0001]本申请涉及晶体生长
，具体地涉及一种碳化硅晶体生长装置及其坩埚。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)以其禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异特性，成为第三代半导体的热门材料。三代半导体碳化硅(SiC)材料相比于前二代半导体材料具有更耐高温高压、高功率和高频等优势，被广泛应用于5G通信、新能源汽车和光伏逆变器等产业。
[0003]目前，行业内最常见的制备方法为PVT法。PVT法是以高纯碳粉、高纯硅粉为原料合成碳化硅粉，在特殊温场下，采用成熟的物理气相传输法(PVT法)生长不同尺寸的碳化硅晶锭，经过多道加工工序产出碳化硅衬底，主要工序涉及原料合成、晶体生长、晶锭加工、晶棒切割、切割片研磨、研磨片抛光、抛光片清洗等环节。
[0004]SiC晶棒需要在2500℃高温下进行生产，而硅晶只需1500℃，因此需要特殊的单晶炉，且在生产中需要精确调控生长温度，控制难度极大。传统测温方式只能测到坩埚外部，只能间接推测生长腔室温度，上部的开孔保温毡还受到坩埚扩散的硅蒸汽，造成中心孔腐蚀，影响晶体生长时温度梯度。同时，在轴向温度梯度的影响下，内部气体的流动，飘落在炉体顶部测温孔镜片上，在镜片上堆积至一定程度后对测温光路径形成一定阻碍，严重影响对炉膛内部温度的精确测量，从而对制备高质量、高性能的碳化硅晶体的稳定生长产生显著影响。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于解决碳化硅晶体生产装置温度不能实时检测的问题，同时提高温度检测的准确性。r/>[0006]为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：提供一种用于晶体生长的坩埚，包括侧壁以及底面，所述底面的中部向内凸起形成中空的凸起部，所述凸起部的底部与所述坩埚外部连通，所述凸起部内适于设置测温位点。
[0007]作为一种优选，所述凸起部顶部的高度小于所述侧壁的高度。
[0008]作为另一种优选，所述凸起部的高度为所述侧壁高度的50％～80％。
[0009]作为另一种优选，所述凸起部的侧面与所述底面垂直，或者所述凸起部的侧面与所述底面的夹角大于90
°
。
[0010]作为另一种优选，所述凸起部的横截面为圆形或方形。
[0011]作为另一种优选，所述凸起部从底部到顶部的外径相等，或者所述凸起部从底部到顶部外径逐渐减小。
[0012]作为另一种优选，所述凸起部的表面涂覆碳化钽或碳化钨，或者所述凸起部的材质为钽或钨。
[0013]本申请还提供一种晶体生长装置，包括上述任一所述的坩埚以及设置在所述坩埚
上方的籽晶托，从而在所述籽晶托与所述坩埚之间形成原料腔。
[0014]作为另一种优选，还包括设置在所述坩埚及所述籽晶托外围的保温毡，所述保温毡包括设置在所述籽晶托外侧的上部保温层，所述上部保温层上不开孔。
[0015]进一步优选，所述保温毡还包括设置在所述底面外侧的底部保温层，所述底部保温层设置有与所述凸起部中空结构对应的孔道，所述孔道将所述凸起部的中空结构与外部连通。
[0016]与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
[0017](1)在坩埚内部设置有凸起部，可以增加坩埚于晶体生长原料的接触面积，并从中心向四周辐射热源，有利于减少生长原料的堆积结块，减少生长原料的损失；
[0018](2)上部保温层一体结构设计，有利于维持晶体生长温度的稳定，避免开孔后受到硅蒸汽的腐蚀。
附图说明
[0019]图1为本申请一个实施例的剖面图；
[0020]图2为本申请一个实施例的部分剖面图，其中只显示坩埚结构；
[0021]图3为本申请一个实施例的剖面图；
[0022]图中：1、坩埚；11、侧壁；12、底面；13、凸起部；2、籽晶托；3、晶环；4、原料腔；5、保温毡；51、上部保温层；52、侧部保温层；53、底部保温层。
具体实施方式
[0023]下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0024]在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
[0025]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0026]本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0027]参照附图1，本申请的一种用于晶体生长坩埚1为中空敞口的结构，包括侧壁11、底面12，以及自底面12向坩埚1内部凸起的凸起部13，侧壁11和底面12共同合围形成中空敞口的坩埚1外层结构，凸起部13为中空的结构，其中空孔道与外部连通，凸起部13适宜设置测温位点，以便于实时地检测坩埚1内部反应的温度。
[0028]本申请的坩埚1通过在底面12设置向上凸起的凸起部13，将测温位点设置在凸起部13上，能够实时的检测坩埚1内部反应的温度，有利于生产工程师及时检测到反应的异常
情况并做出调整。
[0029]凸起部13包括侧面和顶部，在一些实施例中，凸起部13的侧面与底面12垂直，或者凸起部13的侧面与底面12的夹角大于90
°
。
[0030]优选地，凸起部13的横截面为圆形或长方形或三角形。
[0031]在一些实施例中，凸起部13的顶部的高度小于坩埚1侧壁11的高度，更优选的，凸起部13的高度为坩埚1侧壁11的高度的50％～80％。本申请用于晶体生长的坩埚1，晶体通常自顶部向下结晶生长，因此设计凸起部13的顶部的高度小于侧壁11的高度，有利于预留出晶体生长所需要的空间，避免晶体生长后碰撞凸起部13的顶部而碎裂，更好的保护晶体生长。
[0032]在一些实施例中，凸起部13从底部到顶部的外径相等，或者凸起部13从底部到顶部的外径逐渐减小。
[0033]优选地，凸起部13设置在底面12的中心位置处，即凸起部13的对称轴与坩埚1的对称轴重合。凸起部13设置在底面12的中心位置，有利于准确的测量坩埚1内部的晶体生长温度，有利于晶体生长的稳定，同时，能够使凸起部13均匀地向四周辐射热量，坩埚1内部受热均衡，有利于提高晶体的良品率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于晶体生长的坩埚，包括侧壁以及底面，其特征在于，所述底面的中部向内凸起形成中空的凸起部，所述凸起部的底部与所述坩埚外部连通，所述凸起部内适于设置测温位点。2.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述凸起部顶部的高度小于所述侧壁的高度。3.如权利要求2所述的坩埚，其特征在于，所述凸起部的高度为所述侧壁高度的50％～80％。4.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述凸起部的侧面与所述底面垂直，或者所述凸起部的侧面与所述底面的夹角大于90
°
。5.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述凸起部的横截面为圆形或方形。6.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述凸起部从底部到顶部的外径相等，或者所述凸起部从底部到顶部外径逐渐减小。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖青春，杨弥珺，赵新田，
申请(专利权)人：宁波合盛新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：