【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳化硅晶体制备，具体涉及一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚及使用方法。
技术介绍
1、作为第三代半导体材料的碳化硅晶体的制备方法有物理气相输运法(pvt)、高温化学气相沉积法(htcvd)和液相法(lpe)。目前主流的制备方法为pvt法，最大晶体尺寸已达到8英寸。由于pvt法晶体生长温度较高导致晶体中的位错密度较大，降低了成品率。与pvt法相比lpe法晶体生长温度较低，长出的晶体位错密度低于pvt法生长的晶体，因而国内外众多碳化硅衬底制造企业都开展了lpe法碳化硅晶体生长研究。
2、lpe法的原理是利用碳在硅熔体中有一定的溶解度，将硅在高纯石墨坩埚中融化，石墨坩埚表面的碳也不断进入熔体，并通过对流和扩散两种方式输送到熔体各处；通过籽晶提拉机构将籽晶下降接触到液面后向上缓慢提拉，熔体内的硅和碳在籽晶表面结晶实现晶体生长。熔体中的碳浓度大小和分布状况是是碳化硅晶体液相法生长的关键因素，当碳浓度过小且浓度分布不均时，晶体生长速度过于缓慢，晶体内部也容易出现包裹体。此外石墨坩埚随生长的进行逐渐消耗，长时间生长坩埚会熔穿，高温熔体流出造成破坏。
3、针对此问题，已有相关方面的专利报道。专利cn116695256a 提出了用浮在熔体表面的碳化硅或石墨料块来补充碳源，保护坩埚，专利cn116988138a提出添加搅拌件的方法来促进扩散改善浓度分布。但是由于熔体中的碳都是来自石墨坩埚内壁，因此这两种方法都无法解决籽晶尺寸较大时籽晶中心处熔体内的碳浓度偏低这个问题。
技术实现思路>
1、本专利技术的目的是提供一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚及使用方法，能够加快溶碳速度，提高熔体中的碳浓度，提高晶体生长速度并减少晶体内部的助熔剂夹杂，坩埚熔穿问题也能得到有效缓解，且对于将坩埚盖的打开及对生产出的碳化硅晶体取出方便，适合推广。
2、本专利技术提供了如下的技术方案：一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，包括装料坩埚，所述装料坩埚上方设有坩埚盖，所述装料坩埚外壁上内设有加热腔，所述装料坩埚底部中心点处可拆卸设有中心定位柱，所述中心定位柱顶部固定设有截面直径小于其的限位座，所述限位座上通过螺纹可拆卸设有石墨软毡，所述限位座位于石墨软毡上方套设有限位板，所述坩埚盖的中心点处设有贯穿的密闭孔，所述密闭孔上贯穿设有提拉杆，所述提拉杆底部通过螺纹连接有籽晶托，所述石墨软毡与限位板浸没在助溶剂中；
3、所述装料坩埚上端两侧壁固定设有向上延伸且相互对称的立起架，所述立起架上设有贯通的滑动轨道，所述滑动轨道为自上而下的轨道，所述坩埚盖两侧位于立起架处固定设有升降滑块，所述升降滑块贯穿滑动轨道，且两侧壁与滑动轨道滑动相连，所述立起架位于滑动轨道的顶部设有旋转座，所述旋转座嵌在立起架内且设有卡槽，所述卡槽与滑动轨道相连通，且卡槽的深度满足升降滑块脱离滑动轨道升入到卡槽中；
4、所述坩埚盖下表面边缘处固定设有插入环，所述装料坩埚上端对应处插入环处设有插入槽，所述插入槽的底部固定设有弹性垫块，所述插入环的底部压在弹性垫块上，所述插入槽内壁与插入环外壁紧密连接，所述装料坩埚环绕插入环固定设有圆周阵列的多个下压仓，所述插入环对应下压仓处设有挤压槽，所述下压仓内通过支撑弹簧滑动设有下压块，所述下压块截面为锥形，其上下两侧面为倾斜的挤压滑面。
5、优选地，限位板为圆形，其中心点处设有贯穿孔，所述贯穿孔被限位座贯穿并通过螺纹连接，所述限位板上环绕贯穿孔设有扇形的辐射开孔。
6、优选地，升降滑块贯穿出滑动轨道并固定设有助力握把。
7、优选地，下压仓内壁两侧对应下压块处设有内置滑轨，所述下压块与内置滑轨滑动相连，所述挤压槽的上下两侧棱边处设有倒角，挤压滑面与该倒角滑动相连。
8、优选地，石墨软毡为石墨纤维组成的疏松多孔结构。
9、优选地，旋转座的高度满足升降滑块在卡槽内随之旋转时，坩埚盖的旋转不受装料坩埚的阻挡。
10、一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，还包括以下使用方法：
11、1）、将中心定位柱安装到装料坩埚底部并装入助熔剂至一定高度；
12、2）、裁剪与限位板直径同样大小的石墨软毡，软毡中心开孔；
13、3）、将石墨软毡套入中心定位柱，安装限位板后装入剩余的助熔剂；
14、4）、加热腔加热，在籽晶托上籽晶形成完毕；
15、5）、装料坩埚冷却，通过助力握把将坩埚盖上提，升降滑块沿滑动轨道向上移动，进入到卡槽中此时扭动助力握把，使两个旋转座在立起架上旋转；
16、6）、坩埚盖随旋转座旋转，带动籽晶托朝向外侧，将其上的籽晶取下；
17、7）、向装料坩埚内添加原料，将坩埚盖沿滑动轨道下降盖在装料坩埚上，进行再次生产。
18、优选地，石墨软毡11厚度5~15mm，安装完成后的限位板12距熔体液面距离15~30mm。
19、本专利技术的有益效果：能够加快溶碳速度，提高熔体中的碳浓度，提高晶体生长速度并减少晶体内部的助熔剂夹杂，坩埚熔穿问题也能得到有效缓解，且对于将坩埚盖的打开及对生产出的碳化硅晶体取出方便，具体如下：
20、（1）、本专利技术设有石墨软毡，石墨软毡是由石墨纤维组成的疏松多孔结构，具有非常大的比表面积，起到附加碳源的作用，助熔剂熔化后能够接触更多的碳源，与坩埚内表面相比，石墨软毡碳溶解速度更快，溶解量更大，一方面可以减慢助熔剂腐蚀坩埚表面的速度，降低长时间生长时坩埚熔穿的风险，另外也可提高晶体的生长速度，限位板使得石墨软毡悬浮于籽晶面下方，缩短籽晶面与碳源距离，并使得整个籽晶面与碳源距离保持一致，改善了熔体内的碳浓度分布，减少局部组分过冷产生的助熔剂夹杂缺陷，提高晶体质量。
21、（2）、本专利技术设有立起架，在籽晶托上的籽晶生产完毕后，通过助力握把将坩埚盖上抬，助力握把与坩埚盖所连的升降滑块沿滑动轨道上升，此时旋转座上的卡槽开口向下与滑动轨道相连通，升降滑块在进入卡槽后，通过助力握把扭动，对旋转座旋转，坩埚盖随之旋转，坩埚盖所连的籽晶托带着籽晶向外侧旋转，以此对籽晶托上的籽晶取下。
22、（3）、本专利技术设有挤压槽，在将坩埚盖下压时，其上的插入环压入到插入槽中，在下压的过程中，插入环的底部挤压下压块上侧的挤压滑面，将下压块挤入下压仓中供插入环通过，在挤压槽位于下压块处时，下压块被支撑弹簧挤出，其下方的挤压滑面对挤压槽相下挤压，使插入环紧压在弹性垫块上，使其紧密闭合，减少热量逸散。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，包括装料坩埚（1），其特征在于，所述装料坩埚（1）上方设有坩埚盖（2），所述装料坩埚（1）外壁上内设有加热腔（10），所述装料坩埚（1）底部中心点处可拆卸设有中心定位柱（8），所述中心定位柱（8）顶部固定设有截面直径小于其的限位座（9），所述限位座（9）上通过螺纹可拆卸设有石墨软毡（11），所述限位座（9）位于石墨软毡（11）上方套设有限位板（12），所述坩埚盖（2）的中心点处设有贯穿的密闭孔（4），所述密闭孔（4）上贯穿设有提拉杆（7），所述提拉杆（7）底部通过螺纹连接有籽晶托（14），所述石墨软毡（11）与限位板（12）浸没在助溶剂（17）中；
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述限位板（12）为圆形，其中心点处设有贯穿孔（30），所述贯穿孔（30）被限位座（9）贯穿并通过螺纹连接，所述限位板（12）上环绕贯穿孔（30）设有扇形的辐射开孔（29）。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述升降滑块（28）贯穿出滑动轨道（18）并固定设有助力握把（5）
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述下压仓（6）内壁两侧对应下压块（21）处设有内置滑轨（23），所述下压块（21）与内置滑轨（23）滑动相连，所述挤压槽（26）的上下两侧棱边处设有倒角，挤压滑面（24）与该倒角滑动相连。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述石墨软毡（11）为石墨纤维组成的疏松多孔结构。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述旋转座（16）的高度满足升降滑块（28）在卡槽（19）内随之旋转时，坩埚盖（2）的旋转不受装料坩埚（1）的阻挡。
7.根据权利要求1-6所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，还包括以下使用方法：
8.根据权利要求7所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚的使用方法，其特征在于，所述石墨软毡（11）厚度5~15mm，安装完成后的限位板（12）距熔体液面距离15~30mm。
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，包括装料坩埚（1），其特征在于，所述装料坩埚（1）上方设有坩埚盖（2），所述装料坩埚（1）外壁上内设有加热腔（10），所述装料坩埚（1）底部中心点处可拆卸设有中心定位柱（8），所述中心定位柱（8）顶部固定设有截面直径小于其的限位座（9），所述限位座（9）上通过螺纹可拆卸设有石墨软毡（11），所述限位座（9）位于石墨软毡（11）上方套设有限位板（12），所述坩埚盖（2）的中心点处设有贯穿的密闭孔（4），所述密闭孔（4）上贯穿设有提拉杆（7），所述提拉杆（7）底部通过螺纹连接有籽晶托（14），所述石墨软毡（11）与限位板（12）浸没在助溶剂（17）中；
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述限位板（12）为圆形，其中心点处设有贯穿孔（30），所述贯穿孔（30）被限位座（9）贯穿并通过螺纹连接，所述限位板（12）上环绕贯穿孔（30）设有扇形的辐射开孔（29）。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶体的液相法生长坩埚，其特征在于，所述升降滑块（28...
【专利技术属性】
技术研发人员：王升，陈建军，孔海宽，忻隽，涂小牛，
申请(专利权)人：安徽微芯长江半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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