CN110055588A - 一种碳化硅单晶生长用固气界面可控的坩埚 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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Abstract

本发明公开了一种单晶生长用固气界面可控的坩埚，其包括坩埚本体，贯穿坩埚本体底部的连接杆，所述连接杆连接原料盒，所述原料盒随所述连接杆在坩埚本体内升降；所述坩埚本体的外表面设置保温层；所述原料盒是内置于坩埚的开口原料盒；所述连接杆的升降速度为0‑10mm/min；所述连接杆连接所述坩埚外部的电动装置。本发明所提供的坩埚结构使得晶体生长环境不会因为原料减少降低固气界面而变化，从而使晶体生长更稳定。

Description

一种碳化硅单晶生长用固气界面可控的坩埚
技术领域
本发明属于半导体材料生长技术领域，特别涉及一种SiC单晶生长用固气界面可控的坩埚。
背景技术
半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质，凭借这种特性，可以用来制作半导体器件。第一、二代半导体(如硅和砷化镓等)在材料领域的迅速发展使得光电子和微电子也随之快速成长，但是它们在物理和化学性质上却具有一定的局限性，这限制了该材料在器件上的应用上限。随着科技进步，半导体材料被赋予了更高的要求，它希望新型的半导体材料能够耐高温，同时还具有大的功率、频率及其他一些物理化学性质，所以，第三代半导体材料如碳化硅(SiC)便得到了人们的关注。SiC可以适应更苛刻的应用环境，如高磁场，腐蚀性，高温，高功率，高频率等。这些性能使得SiC半导体材料应用范围更广泛。
在碳化硅晶体生长方法中，物理气相传输法(PVT)是目前使用广泛且较为成熟的大尺寸碳化硅单晶生长工艺方法。该方法将碳化硅籽晶固定在石墨坩埚盖上，坩埚内装有碳化硅粉末作为原料，生长温度控制在2100℃至2400℃之间，原料分解为气相组分之后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下运输到籽晶处进行晶体生长。其中，原料随晶体生长而减少，从而降低固气界面，使得晶体生长环境改变。
发明内容
目前，SiC晶体生长方法主要为物理气相传输法(PVT)，但其在生长大尺寸碳化硅单晶中的工艺还需改进。其中，原料随晶体生长而减少，从而降低固气界面，使得晶体生长环境改变。本发明所提供的坩埚使得该问题能够得到改善，晶体生长环境不会因为原料减少降低固气界面而变化，从而晶体生长更稳定。
本发明的目的在于提供一种PVT方法碳化硅单晶生长用固气界面可控的坩埚结构。为实现本发明的目的，具体技术方案如下：
一种SiC单晶生长用固气界面可控的坩埚，包括坩埚本体，贯穿坩埚本体底部的连接杆，所述连接杆连接原料盒，所述原料盒随所述连接杆在坩埚本体内升降。
所述坩埚本体的外表面设置保温层。
所述原料盒是内置于坩埚的开口原料盒。
所述的坩埚，底部为可升降连接杆与原料盒。连接杆连接原料盒，通向坩埚本体外，与坩埚本体外的电动装置连接，在电动装置的带动下，所述连接杆以0-10mm/min之间可调节的速度升降。
所述连接杆连接所述坩埚外部的电动装置。
本发明的有益效果：所涉及的坩埚结构控制了PVT工艺生长碳化硅晶体过程中固气界面稳定不变，使得晶体生长环境不会因为原料减少降低固气界面而变化，使得PVT方法长出的碳化硅单晶晶体生长环境不变，晶体得以更好生长，从而晶体的材料特性更加完善突出。所需坩埚无须过高成本，减少企业生产成本，却改善了晶体材料的质量，使得碳化硅材料在半导体领域的应用中发挥更好更高效的作用。
附图说明
图1为本发明SiC单晶生长固气界面可控的坩埚的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
本发明改造了PVT生长碳化硅单晶工艺用到的坩埚结构，具体结构可见附图，使得单晶生长过程中的固气界面可控。
将原底部封闭的坩埚打孔穿入一根可升降的连接杆。碳化硅粉原料不再直接放入坩埚底部，而是放入一个刚好内置于坩埚的开口原料盒中。连接杆与原料盒相接，生长炉外的可调速电动装置带动连接杆，从而连接杆带动原料盒在原料减少的情况下上升，使得固气界面的位置不变。
实施例
下面在实际操作中，举例说明该坩埚结构的可调数值取值范围方法。如电动装置可调节的速度为0-10mm/min，若原料盒中的原料高度为60mm，生长所需时间为4小时，则原料盒所需上升速度为0.25mm/min，该值在0-10mm/min范围内，此设置可行。
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种碳化硅单晶生长用固气界面可控的坩埚，其特征在于，包括坩埚本体，贯穿坩埚本体底部的连接杆，所述连接杆连接原料盒，所述原料盒随所述连接杆在坩埚本体内升降。
2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚本体的外表面设置保温层。
3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述原料盒是内置于坩埚的开口原料盒。
4.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述连接杆的升降速度为0-10mm/min。
5.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述连接杆连接所述坩埚外部的电动装置。
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WO2013177496A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Ii-Vi Incorporated Vanadium compensated, si sic single crystals of nu and pi type and the crystal growth process thereof
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