【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体生长，具体涉及一种坩埚、晶体生长装置、晶体生长方法及调节晶体生长中溶液流动的方法。
技术介绍
1、晶体质量是影响半导体器件性能的决定性因素之一，因此晶体的生长控制是半导体器件制造中的关键工艺。
2、现阶段常用的晶体生长技术主要有液相生长法、气相生长法、分子束外延法和水热法，其中液相生长法因具有晶体生长速度快、晶体生长温度要求低、生长过程接近热力学平衡，且可消除衬底中的穿透型位错而被广泛应用，常见的半导体材料，如硅、锗、碳化硅等均可以采用液相生长的方法制备。
3、液相生长法的生长装置包括坩埚和籽晶轴，籽晶轴的一端固定有籽晶，籽晶伸入坩埚内部，籽晶轴转动会带动坩埚中的溶液流动。研究表明，溶液的流动对晶体质量具有极其重要的影响。当溶液流动方向与籽晶的台阶流方向相同时，晶体倾向于形成大台阶；当溶液流动方向与籽晶的台阶流方向相反时，晶体表面则倾向于形成小台阶。若晶体表面的台阶过高，则台阶边缘处易于出现溶液包裹体，降低晶体质量。因而，在晶体生长中控制溶液流动方向始终与籽晶的台阶流方向相反更有利于获得高质量晶体。
4、现阶段常见的坩埚均为旋转对称的杯状设计，籽晶轴转动所形成的溶液会沿籽晶轴对称向四周流动。由于籽晶表面的台阶流动方向为单向，故现有坩埚设计难以实现溶液流动方向始终与籽晶的台阶流方向相反。
技术实现思路
1、针对现有坩埚设计难以实现溶液流动方向始终与籽晶的台阶流方向相反的技术问题，本专利技术提供一种坩埚、晶体生长装置、晶体生长方法及
2、第一方面，本专利技术提供一种坩埚，坩埚为非旋转对称结构，坩埚包括坩埚底和坩埚壁，坩埚壁由厚壁部和薄壁部组成，薄壁部区域弧度为36°-180°，即薄壁部区域对应的总弧度占坩埚总弧度的10%-50%，薄壁部壁厚为位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度为厚壁部高度的30%-100%。
3、进一步的，薄壁部区域弧度为36°-108°，即薄壁部区域对应的总弧度占坩埚总弧度的10%-30%；薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度为厚壁部高度的50%-100%。
4、进一步的，薄壁部区域弧度为60°，即薄壁部区域对应的总弧度占坩埚总弧度的16.67%；薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度为厚壁部高度的100%。
5、进一步的，坩埚为石墨坩埚；优选的，石墨坩埚的密度为1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩埚的纯度不小于99.95%。
6、第二方面，本专利技术提供一种晶体生长装置，包括上述坩埚，坩埚外侧设有保温层，保温层外侧设有加热机构；还包括籽晶轴，籽晶轴的一端用于固定籽晶，籽晶轴用于固定籽晶的一端伸入坩埚内部。
7、进一步的，加热机构为感应线圈。
8、进一步的，坩埚放置于基座上，基座上安装有坩埚升降旋转机构，坩埚升降旋转机构能够驱动基座带动坩埚升降或旋转。
9、进一步的，籽晶轴的另一端安装有籽晶升降旋转机构，籽晶升降旋转机构能够驱动籽晶轴带动籽晶升降或旋转。
10、第三方面，本专利技术提供一种晶体生长方法，具体为使用上述坩埚或晶体生长装置进行长晶。
11、第四方面，本专利技术还提供一种调节晶体生长中溶液流动的方法，使用上述坩埚或晶体生长装置进行长晶，通过转动籽晶或坩埚调节溶液流动方向，使籽晶表面的溶液流动方向与籽晶台阶流流向相对。
12、本专利技术的有益效果在于：
13、本专利技术将坩埚设计为壁厚不均一的非对称结构，使液相生长过程中坩埚内不同位置的溶液受到不同的洛伦兹力，实现溶液在籽晶区域的非轴对称的单方向流动，简单高效地控制溶液流动方向保持恒定。通过旋转坩埚或者籽晶，能够调整溶液流动与籽晶台阶流的相对方向，有效抑制晶体生长过程中台阶聚并的产生，提高晶体的结晶质量。同时，在保证晶体质量的前提下，可实现更长的生长时间，使得一次生长可以获得更厚的晶锭，在不增加成本的前提下有效提高了产出。
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1.一种坩埚，其特征在于，坩埚为非旋转对称结构，坩埚包括坩埚底和坩埚壁，坩埚壁由厚壁部和薄壁部组成，薄壁部区域的弧度为36°-180°，薄壁部壁厚为位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度为厚壁部高度的30%-100%。
2.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，薄壁部区域弧度为36°-108°，薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度为厚壁部高度的50%-100%。
3.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，薄壁部区域弧度为60°，薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度为厚壁部高度的100%。
4.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，坩埚为石墨坩埚。
5.如权利要求4所述的坩埚，其特征在于，石墨坩埚的密度为1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩埚的纯度不小于99.95%。
6.一种晶体生长装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的坩埚，坩埚外侧设有保温层，保温层外侧设有加热机构；还包括籽晶轴，籽晶轴的一端用于固定籽晶，籽晶轴用于固定籽晶的一端伸入坩埚内部。
7.如权利要求
8.如权利要求6所述的晶体生长装置，其特征在于，籽晶轴的另一端安装有籽晶升降旋转机构，籽晶升降旋转机构能够驱动籽晶轴带动籽晶升降或旋转。
9.一种晶体生长方法，其特征在于，使用如权利要求1-5任一项所述的坩埚或如权利要求6-8任一项所述的晶体生长装置进行长晶。
10.一种调节晶体生长中溶液流动的方法，其特征在于，使用如权利要求1-5任一项所述的坩埚或如权利要求6-8任一项所述的晶体生长装置进行长晶，通过转动籽晶或坩埚调节溶液流动方向，使籽晶表面的溶液流动方向与籽晶台阶流流向相对。
...【技术特征摘要】
1.一种坩埚，其特征在于，坩埚为非旋转对称结构，坩埚包括坩埚底和坩埚壁，坩埚壁由厚壁部和薄壁部组成，薄壁部区域的弧度为36°-180°，薄壁部壁厚为位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度为厚壁部高度的30%-100%。
2.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，薄壁部区域弧度为36°-108°，薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度为厚壁部高度的50%-100%。
3.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，薄壁部区域弧度为60°，薄壁部壁厚为厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度为厚壁部高度的100%。
4.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，坩埚为石墨坩埚。
5.如权利要求4所述的坩埚，其特征在于，石墨坩埚的密度为1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩埚的纯度不小于99.95%。
6.一种晶体生长装置，其特征在于，包括如权利要求1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：郁万成，张茜莹，徐现刚，胡小波，陈秀芳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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