CN116234947A - 用于培育单晶，特别是由碳化硅组成的单晶的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于培育单晶，尤其是由碳化硅组成的单晶的设备，所述设备包括坩埚(601)，所述坩埚(601)限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔(604)，所述容纳腔(604)构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(602)，所述坩埚(601)设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，其特征在于，所述坩埚(601)构造成多部分式的并且包括坩埚底部(302、605)、至少一个坩埚壁部(608)和坩埚盖部(303、606)，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸地相互连接。

Description

用于培育单晶，特别是由碳化硅组成的单晶的设备

技术领域

本发明涉及一种用于培育单晶，尤其是碳化硅单晶的设备，所述设备包括坩埚，所述坩埚限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔，所述容纳腔构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层，所述坩埚设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，

背景技术

当前，对于很多技术应用，以工业规模人工制造单晶。这里，根据导致形成晶体的相变，可以区分为由熔体、由溶液和由气相进行的培育。在由气相进行培育时，还可以进一步区分为升华或者说物理气相沉积的制造方法和化学气相沉积法。在物理气相沉积中，通过加热使要培育的物质蒸发，从而所述物质转化成气相。所述气体在适当的条件下可以在籽晶上凝华，由此实现晶体生长。常见的以多晶形式存在的原材料(粉末或颗粒)以这种方式发生再结晶。化学气相沉积以类似的原理工作。在化学气相沉积中，要通过辅助物质才能使要培育的物质转化成气相，所述物质化学键连到所述辅助物质上，因为否则蒸汽压力过低。由此，通过与辅助物质相结合实现了较高的向籽晶的传输速率。

碳化硅单晶特别是由于其半导体特性是特别引入关注的。碳化硅单晶的制作在具有坩埚和籽晶的炉具中进行，在所述坩埚中加热碳化硅原料，在所述籽晶上通过堆集进行进一步的晶体生长。此外，将处理腔的内部抽真空。作为用于带有坩埚的最内部处理腔的材料采用石墨。通常籽晶直接处于包含原材料的坩埚的盖子上。

在已知的解决方案中出现的一个问题是，根据要制造的碳化硅单晶的尺寸和相应的炉具尺寸使用不同的坩埚。此外，已经证实，在工艺准备中和在取出完成的单晶时，操作较大的坩埚是困难的。

发明内容

因此，本发明的目的是，克服现有技术的缺点并使得坩埚能够迅速与不同的工艺条件相适配以及简化操作。

根据本发明，所述目的通过前面所述类型的设备这样来实现，即，所述坩埚构造成多部分式的，并且包括坩埚底部、至少一个坩埚壁部和坩埚盖部，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸相互连接。

利用根据本发明的解决方案构成一种模块系统，以便能够对于任意工艺过程对为此所需的坩埚尺寸进行适配。

根据本发明的一个有利的变型方案可以设定，设有定位组件，借助于所述定位组件，至少坩埚底部和所述至少一个坩埚壁部在彼此朝向的端部处以预先确定的相对位置相互定向地定位。

基础材料的最佳收益(Ausbeute)可以这样来实现，即，所述设备具有朝籽晶层会聚/收窄并相对于容纳腔的轴线倾斜的导向面，从导向面到容纳腔的轴线的最短距离从导向面朝向底部部段的下边缘到导向面朝向坩埚的盖子的上边缘逐渐减小。

已经证明特别有利的是，所述导向面构造成锥形的。

为了实现模块式的结构，已经证明非常有利的是，所述导向面是装入坩埚中的内置件的一部分，所述内置件和/或坩埚底部和/或坩埚壁部和/或坩埚盖部优选由陶瓷、由金属或矿物材料制成，尤其是由钼、石墨、SiC或Al₂O₃制成。

根据本发明的一个有利的使得能够容易地在坩埚中定位所述内置件的改进方案可以设定，所述内置件具有沿径向方向从导向面伸出并朝向容纳腔的侧壁的保持突起。

根据一个有利的变型方案可以设定，所述保持突起沿周向围绕所述导向面环绕地构成。

特别优选的是，所述保持突起至少局部地设置在坩埚底部和坩埚壁部之间或设置在坩埚壁部的两个部段之间。

在一个非常有利的也使得能够容易地用原始材料填充坩埚的变型方案中可以设定，所述坩埚底部构造成钵状的，并且所述坩埚壁部构造成管状的，所述坩埚底部和坩埚壁部彼此平齐相互上下设置。

为了实现有针对性的过程控制，所述设备可以具有高温计，以用于检测坩埚的至少一个温度或检测坩埚中的至少一个温度。

这里已经证明特别有利的是，所述坩埚盖部具有开口，所述设备构造成用于，利用所述高温计穿过所述开口检测在容纳腔中的温度或检测籽晶层的背向容纳腔的侧面上的温度。

附图说明

为了更好地理解本发明，参考附图来详细说明本发明。

其中，分别用非常简化的示意图：

图1示出通过物理气相沉积制造单晶的设备；

图2示出根据图1的设备的坩埚的细节；

图3示出用于利用成形为压块的原始材料制造单晶的设备的第二实施例，；

图4示出用于制造单晶的设备的第三实施例；

图5示出用于制造单晶的设备的第四实施例；

图6示出用于制造单晶的设备的第五实施例；

图7用轴向剖视图示出带有坩埚的用于形成晶体的设备的一个实施例，在所述坩埚的外侧上，包覆单元借助于保持单元保持定位在坩埚上；

图8用根据图1中的线II-II的横向剖视图仅示出根据图7的坩埚连同其包覆单元和保持单元；

图9用轴向剖视图示出坩埚的另一个可能的实施形式；

图10示出坩埚的另一个可能的实施形式；

图11示出籽晶层；

图12示出坩埚的另一个实施形式；

图13示出坩埚的另一个变型方案；

图14示出坩埚的另一个变型方案；以及

图15示出基体和设置在基体上的籽晶层的剖视图。

具体实施方式

首先要确认的是，在不同说明的实施形式中，相同的部分用相同的附图标记或相同的构件名称表示，其中，包含在整个说明书中的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部分上。在说明书中选择的位置表述，如例如上、下、侧等涉及当前说明以及示出的附图并且所述位置表述在位置变化时合理地转用到新的位置。

图1示出根据本发明的用于通过物理气相沉积制造单晶的炉具形式的设备401。所述炉具包括可排真空的腔室402，所述腔室带有容纳在其中的坩埚403。所述坩埚403构造成基本上是钵状的，这里，上端部区域通过盖子404封闭。坩埚403的盖子404的下侧这里通常构造成用于固定籽晶405。在坩埚403的底部区域406中设有原始材料407，所述原始材料用作用于在籽晶405上实现晶体生长的原料并且所述原始材料在制造过程中逐渐被消耗。

通过借助于加热装置408进行加热来实现将原始材料407转化为气相。根据这个实施例，对原始材料407和坩埚403的加热通过加热装置408感应式地进行。此外，设置在所述腔室402中坩埚403为了隔热还由绝缘结构409包围。通过所述绝缘结构409同时避免发生来自坩埚403的热损失并且在坩埚403的内部实现对于晶体在籽晶405上的生长过程有利的热分布。

作为腔室402的材料，优选使用玻璃材料，特别是石英玻璃。坩埚403以及包围坩埚的绝缘结构409优选由石墨制成，绝缘结构409通过石墨毡形成。

由于通过加热原始材料407使所述原始材料的原子或分子转化为气相，所述原子或分子可以在坩埚403的内腔中朝籽晶405扩散并且沉积在籽晶上，由此实现晶体生长。

这里，希望构成尽可能无缺陷的单晶。在籽晶405上构成的晶体的质量除了原始材料407和籽晶405之间的温度梯度以外还取决于原始材料407的蒸发速率。所述蒸发速率又取决于在坩埚403中以何种形式提供原始材料407的原料。这里已经证明有利的是，原始材料407由粉末状的原料和以团块形式存在的原料的混合物形成。

坩埚403构造成多部分式的并且具有坩埚底部419、坩埚壁部420和盖子404形式的坩埚盖部，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸地相互连接。

图2示出根据图1的炉401的坩埚403的细节。在该实施例中，将碳化硅设定为用于原始材料407的原料。这里，原始材料407的碳化硅包括团块410以及粉末411。此时，碳化硅的团块410和粉末411松散地堆放在坩埚403的底部部段406中。如在根据图2的图示中示出的那样，这里粉末411和团块410以混合的形式存在。此时，已经证明有利的是，原始材料407在底部部段406的不同高度范围内以团块410和粉末411不同的混合比例存在。

碳化硅组成的单晶在炉401中的制造过程的持续时间通常会延续数天。这里，原始材料407的原料的消耗也取决于由加热装置408在原始材料407中产生的温度分布，这里，原料的蒸发速率可以在这个过程的持续时长上相应地变化。这是因为由于原始材料407开始时松散分布的原料的颗粒发生表面熔化而逐渐发生致密化。碳化硅团块410和碳化硅粉末411在不同的填充区域或在用其填充的底部部段406的不同高度区域中不同的混合比例可以在整个结晶过程的相应长的持续时长上有助于实现原材料尽可能保持不变的蒸发速率。就此而言，团块410和粉末411的混合比例是重要的，因为原料的粉末411意味着具有大的表面并且因此具有大的蒸发速率，而另一方面，具有总体上较小表面的团块410产生较小的蒸发速率。

在根据图2的实施例中，团块410和粉末411以不同的混合比例堆积到一个高度412之上。这里，在原始材料407的高度412下部的第一个三分之一中以重量的55％至70％的比例包含碳化硅粉末411。相应地，与此互补地在高度412的下三分之一中以30％至45％的比例包含碳化硅团块410。在原始材料407的高度412中间的第二个三分之一中以40％至55％的比例包含粉末411，并以重量的45％至60％的相应互补的比例包含团块410。最后，在原始材料407的高度412上部的第三个三分之一中，以25％至40％的比例包含碳化硅粉末411，并且与此互补地以60％至75％的比例包含碳化硅团块410。

碳化硅粉末411具有值在150μm至1000μm之间的颗粒尺寸。碳化硅团块410具有值在1mm至5mm之间的颗粒尺寸。这里进一步设定，使用高纯度的碳化硅。对于碳化硅团块410以及对于粉末411都设定大于5N的材料纯度。

相对于在过程开始时填充到坩埚403底部区域406中全部的原始材料407的总质量，碳化硅粉末411和碳化硅团块410的混合比例设定为，40％重量比例的碳化硅粉末411对60％重量比例的碳化硅团块410。然而，从25％重量比例的碳化硅粉末411对75％重量比例的碳化硅团块410到55％重量比例的碳化硅粉末411对45％重量比例的碳化硅团块410的变化范围中的混合比例也是合适的。

图3示出根据图1的用于制造单晶的设备的第二实施例。同时也简化地只以底部部段406示出坩埚403的细节。填充到坩埚403的底部区域406中的碳化硅的混合物的原始材料407在这种情况下通过压块413形成。所述压块413的原始材料407同样由碳化硅粉末411和碳化硅团块410的混合物组成。与根据图2的实施例中的情况相同，在高度412的走势上也设置了团块410和粉末411混合比例的变化的分布。为了制造压块413，碳化硅团块410和碳化硅粉末411在前面的制造过程中压制成紧凑的结构体。为了制造压块413，也可以对原始材料407的碳化硅混合物进行热处理(烧结过程)。

图4示出根据图1的用于制造单晶的设备的第三实施例。这里，在由原始材料407的碳化硅团块410和碳化硅粉411所组成的混合物中附加地包含元素硅414。这种硅414优选以小颗粒的形式或作为粉末掺入原始材料407中并且同样具有高材料纯度。元素硅414具有优选大于5N的材料纯度。通过将硅414添加到原始材料407中，可以平衡或补偿在结晶过程的持续时长上出现的在原始材料407的碳化硅混合物中的硅缺乏。在该实施例中，元素硅414形成原始材料407的总质量的值在5％到50％重量范围内的重量比例。优选在原始材料407的高度412中间的第二个三分之一和上部的第三个三分之一中将元素硅掺入原始材料。

图5示出带有坩埚403的炉401的第四实施例。坩埚403在其底部部段406中的容纳腔形成基本上绕轴线415旋转对称的或圆柱形的空间。此外，由碳化硅的团块410和粉末411组成的压块413形成原始材料407。这里，带有元素硅414的贮藏块416或存储块成形或封闭在压块413的体积中。压块413中的贮藏块416优选包含粉末状的硅414。添加到压块413的硅414的量优选以环形连续的贮藏块416的形式封闭在压块中。硅414的体积例如可以以环形或环面的造型存放在原始材料407的压块413中。

图6示出用于由碳化硅制造单晶的设备的另一个备选的实施例。这里，在图示中，在炉401中只示出其坩埚403并且附加地示出用于粉状或颗粒状的硅414的存放容器417。以与已经参考看图2说明的相同的方式，在该实施例中，原始材料407在开始时也由碳化硅团块410和粉末411的混合物形成，并且这个混合物松散地堆放或堆积在坩埚403的底部区域406中。

通过设置具有元素硅414的存放容器417，在结晶过程的进程期间，除了碳化硅之外，还可以在不同阶段向原始材料407供应元素硅414。为此，在设置在坩埚403之外的存放容器417与坩埚403的内部之间设有输入管道418，通过所述输入管道输送硅414。例如，这可以借助于螺旋输送机(未示出)来实现，所述螺旋输送机将硅414供应给管道418或者说输送所述硅通过这个管道。

在图7和8中，以不同的视图示出设备200的一个可能的实施例，所述设备200用于培育晶体或构造成用于培育晶体。

为此，此外还设有坩埚201，所述坩埚在其内部以已知方式限定容纳腔202。坩埚201多数具有空心圆柱形的横截面，这里，也可以使用与此不同的横截面形状，如多边形、椭圆形或类似形状。坩埚201进一步限定外周面203。容纳腔202在其高度的方向上具有轴向延伸尺寸，所述轴向延伸尺寸在底部部段204和开口部段205之间延伸。坩埚201连同其容纳腔202构造成用于培育晶体。

为了对坩埚201进行隔热和绝缘，此外还设有包覆单元206，所述包覆单元至少局部地覆盖坩埚201的外周面203，但优选是完全覆盖。在该实施例中，包覆单元206在周向上完全包围坩埚201，以便实现连续且无中断的隔热。

在当前实施例中，包覆单元206由石墨毡形成。石墨材料所述适用于高温并且在进行的生产过程中能够充分地承受高温。石墨毡具有很低的导热性并且由相互针刺结合的纤维和/或相互连接的纤维混合物形成，在所述纤维之间形成不同大小的气垫。对于石墨毡，区分为所谓的石墨软毡和石墨硬毡。石墨硬毡多数是通过对纤维混合物和粘合剂、如酚醛树脂进行混合和压制以及随后进行高温处理而形成的。这种毛毡多数通过机械加工的方式实现希望的尺寸。通常不再能以较大的程度成型，这里优选在粘合剂固化之前进行成型。

石墨软毡由针刺结合的纤维、多数是纤维素纤维或类似物形成，并后续对其进行热处理。这种毛毡在其造型上能够容易地适配，如例如用刀或剪进行切割。

包覆单元206可以根据需要包括至少一层石墨硬毡。但所述包覆单元206也可以包括至少一层石墨软毡。与此无关地，包装单元206也可以由至少一层石墨硬毡和至少一层石墨软毡形成。这在图7中用虚线示出。在包覆单元206的多层构造方案中，例如所述至少一层石墨硬毡可以比所述至少一层石墨软毡更靠近坩埚201设置。但是，也可以使所述至少一层石墨硬毡比所述至少一层石墨软毡更靠近坩埚201。

毛毡的纤维可以是短纤维和/或长纤维。短纤维通常具有选自下限为0.01mm和上限为1mm的数值范围中的拉伸纤维长度。如果是所谓的长纤维，则所述纤维具有选自下限为1mm和上限为10mm的数值范围中的拉伸纤维长度。

坩埚201本身同样由耐热或耐高温材料形成。这里，坩埚201的材料或原料可以选自包括金属基的、氧化物基的、氮化物基的、碳基的和高密度的石墨的组。这例如可以是原料硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化镓(GaN)或氮化铝(AlN)。也可以使用陶瓷材料。

这里提供了一个自身的保持单元207，用于将包覆单元206直接定位保持在大部分自由放置的坩埚201上。由于坩埚201多数或优选具有圆柱形或类似圆柱形的限定外周面203的外表面，在用确定为用于形成晶体的基础材料填充容纳腔202之后可以简单地设置和固定所述包覆单元206，或者根据需要在制造晶体之后，为了将晶体从坩埚201中取出，又可以在松开保持单元207之后由操作人员在一个简单的工作步骤中将所述包覆单元从坩埚201中取出。

为此，所述保持单元207包括至少一个保持元件208，所述保持元件至少一次性地在外侧围绕包覆单元206缠绕，并且由此在周边包围包覆单元206。保持元件208也可以称为保持结构或张紧结构。为此，保持元件208具有明显大于其横截面尺寸的纵向延伸尺寸。由此，保持元件208构造成长形的并且多数或优选是柔软的。根据所使用的用于形成保持元件208的材料，所述保持元件也可能具有确定的固有刚度。

此外，所述至少一个保持元件208设置成，使得所述保持元件在包覆单元206的外侧设置成贴合在包覆单元上。保持元件208具有第一端部部段209和沿其纵向延伸与第一端部部段间隔开的第二端部部段210。此外，为了将构造成长形的保持元件208相互连接而设定，第一端部部段209和第二端部部段210相互联接。如果在将两个端部部段209、210带入其联接位置之前将周向预紧力施加到所述至少一个保持元件208上，则实现了在保持单元207上的周向贴合。这样，施加了沿径向方向作用于包覆单元206的保持力，并且将所述包覆单元压紧到坩埚201的周面203上。

所述至少一个保持元件208的第一端部部段209和第二端部部段210为了实现其联接可以相互打结。

为了形成保持元件208的两个端部部段209、210的结合连接结构，也可以设有自身的联接装置211。所述联接装置示意性地简化示出。所述联接装置211可以例如类似于在张力带中充分已知的联接装置那样构成。但也可以使用带扣连接或其他夹紧装置。

所述至少一个保持元件208同样应由耐热或耐高温的材料形成，如由石墨材料制成。此外，保持元件208还应该具有足够的抗拉强度以及能简单地横向变形。构造成长形的、优选柔软的保持元件208可以选自包括绳、索、带子、皮带、链条的组。构造成带子或皮带的保持元件208在底部部段202的区域中示出，并且构造成绳或索的保持元件在开口部段205的区域中示出。

根据坩埚201的结构高度和为了更好地完整包覆坩埚201，也可以设有多个保持元件208。此时，可以选择沿坩埚201的轴向延伸方向彼此间隔开的设置方式。

为了实现在包覆单元206上沿周向引导所述至少一个保持元件208，保持单元207可以包括至少一个引导元件212，此时对于每个保持元件208也可以在周边上分布地设置多个引导元件212。为此，所述引导元件212或各所述引导元件212设置在包覆单元206上背向坩埚201的侧面上，尤其是固定在这个侧面上。所述至少一个引导元件212构造或配置成用于，相对于包覆单元206在预先确定相对位置中引导所述至少一个保持元件208。

包覆单元206可以构造成板状的，此时也可以根据所选择的构成方案选择预成形的并且与坩埚201的外横截面相适配的横截面形状。多数或优选设有至少一个相对于轴向沿主要平行的定向延伸的分离部段或重叠部段。

现在，如由图8中可以更好地看出的那样，包覆单元206优选在周向上观察具有第一纵向边缘部段213和第二纵向边缘部段214。在包覆单元206在坩埚201上的绝缘位置中，两个纵向边缘部段213、214在周向上可以相互重叠地设置。

此外，包覆单元206可以在至少一个侧面上沿坩埚的轴向延伸方向朝背向坩埚201的侧面突出于坩埚201并且由此越过所述坩埚伸出。

此外，设备200还可以包括自己的壳体215，所述壳体在其内腔中限定容纳室216。所述容纳室216优选相对外部气氛是密封的，并且也还可以排空到相对于外部气氛降低的内部压力。作为用于壳体215的材料可以使用透明的材料。这可以是玻璃材料，尤其是石英玻璃。坩埚201连同包覆单元206一起容纳在所述容纳室216中。

通过设置附加的保持单元207，不再强制地要求坩埚201的外表面或周面203与壳体215的内壁面之间的中间空间必须完整由绝缘的包覆单元206填充。可以采用隔开间距的设置方式。

为了提供用于加热坩埚201、坩埚的容纳腔202和位于容纳腔中的用于形成晶体的基础材料的热能，还设有加热装置217。所述加热装置217优选围绕壳体215在周边设置并且还构造成用于，向坩埚201提供必要的热能。

为了更为清楚起见，没有示出控制装置、供能单元以及连接和供应管线。

在图9中示出构造成多部分式的坩埚的另一个可能的实施例，因此，对于这个构成方案使用与前面说明的坩埚201为此不同的附图标记，即附图标记301。所示的图示是在坩埚301处于直立位置时的轴向剖视图。

下面只说明坩埚301的结构，这里，前面说明的用于形成设备200的部件和组件也可以与该坩埚301相结合使用。因此，为了避免不必要的重复，请参考或参照在的前面图7和图8中给出的详细说明。

在这个所示的实施例中，坩埚301包括坩埚底部302、至少一个坩埚壁部302和坩埚盖部304。为了能够使形成坩埚301的各个部件相对于定位地定向和设置，在这个实施例中设有或构成至少一个定位组件304。所述定位组件304这里设置或构造在坩埚底部302、即从底座伸出的壁部段与所述至少一个坩埚壁部303之间。

所述定位组件304可以以各种不同的方式构成，这里，在坩埚底部302和坩埚壁部303彼此朝向的端部上分别设有至少一个定位元件。这些彼此朝向的定位元件构造或配置成用于相互配合作用。定位组件304可以构造成榫槽连接、突出和缩进的定位元件或类似物。

在图10中示出多部分式的坩埚601的另一个实施例。坩埚601具有朝籽晶层602会聚并且相对于容纳腔的轴线倾斜的导向面603，这里，导向面603到容纳腔604的轴线的最短距离从导向面603朝向坩埚底部605的下边缘到导向面603朝向坩埚601的盖子606的上边缘逐渐减小。特别优选的是，所述导向面603构造成锥形的。

所述导向面603可以是装入坩埚601中的内置件607的一部分。所述内置件607和/或坩埚底部605和/或坩埚壁部608和/或坩埚盖部606可以分别由陶瓷、金属或矿物材料制成，尤其是由耐火材料碳化物、氧化物或氮化物制成。

内置件607可以具有沿径向方向从导向面603突出并且远离容纳腔604的轴线a指向的保持突起609。

所述保持突起609可以沿周向围绕导向面603环绕地构成。此外，保持突起609可以局部或完整地设置在坩埚底部605和坩埚壁部609之间，并由这两个部分固定。备选地，如果坩埚壁部构造成多部分式的，在保持突起609也可以设置在坩埚壁部609的两个部段之间。

这里，坩埚底部605可以构造成钵状的，而坩埚壁部608可以是管状的。坩埚底部和坩埚壁部可以彼此平齐地相互上下设置。

如图10中进一步可以看到的那样，可以设有高温计610，以用于检测坩埚601的温度或检测坩埚601中的温度。

坩埚盖部606可以具有开口611，借助于高温计610穿过所述开口可以检测容纳腔内的温度或检测籽晶层602的背向容纳腔的侧面上的温度。

根据图11，所述籽晶层507由多个籽晶板507a、507b、507c马赛克式地组装而成。各个籽晶板507a、507b、507c这里优选这样组装，即，使得各籽晶板507a、507b、507c的晶向相同地定向并且形成一个完整的平面。这里已经证实有利的是，各个籽晶板由晶片制成。

可以向籽晶板507a、507b、507c上特别是通过CVD法施加至少一个由单晶碳化硅制成的取向附生层。施加取向附生层除了将各个籽晶板507a、507b、507c设置和连接在基体上以外还提供了这样的可能性，即，将各个籽晶板507a、507b、507c相互连接。可以对组装的籽晶层507进行热处理，以便消除可能的缺陷。这样，例如可以将籽晶层507加热到高于1200℃以上的温度并且将这个温度保持10分钟至3小时之间。此后可以进行冷却和在低于800℃的温度下实现缺陷的热退火。所述热处理例如可以在保护气体气氛中进行。

如由图11进一步可以看出的那样，所述籽晶板507a、507b、507c可以分别具有多边形、特别是六边形的周边轮廓。

所述籽晶板507a、507b、507c可以在籽晶板与盖子之间设置或没有设置中间层的情况下与坩埚403的盖子404连接，如例如在图1中示出的那样。但所述籽晶板507a、507b、507c也可以施加在与盖子403分开的基体上，如在图6中示出的那样。

籽晶层507具有在350μm至2000μm之间的优选厚度以及具有在2.20kg/m²至3.90kg/m²之间的优选面密度。

此外，所述籽晶层507可以具有一个或两个抛光和/或研磨的表面。已经证实特别有利的是，所述籽晶层具有在10nm至0.01nm之间的涉及表面的粗糙度值。例如在标准ENISO 25178中定义了涉及表面的粗糙度值。

根据图12，根据本发明的用于培育单晶、特别是由碳化硅组成的单晶的设备501包括坩埚502。所述坩埚502限定外周面503并且此外还界定具有在底部部段505和开口部段506之间的轴向延伸的容纳腔504。所述容纳腔504构造成用于培育晶体，这里在开口部段506中设置至少一个籽晶层507。所述坩埚502可以设置在如对应于腔室402的腔室中并同样被感应式地加热。

与根据图1的实施形式相反，籽晶层507在背向容纳腔504的侧面上通过配重块508加重并且通过配重块508的重力相对于至少一个设置在开口部段中的保持部段509固定在其位置中。优选设定，籽晶层509仅通过配重块508的重力固定。对于其余情况，设备501可以如图2的炉具那样构成。

如图12中进一步可以看到的那样，籽晶层507可以以至少一个外边缘区域贴合在所述至少一个保持部段509上。

所述保持部段509可以围绕开口部段506的开口510环绕地构成。

根据图13和14，保持部段509可以通过支架510的至少一个的朝向坩埚纵向中轴线的部段形成，所述支架具有环形或管形的基体511，所述保持部段509突出于所述基体511。支架510可以如图12中示出的那样旋入坩埚502中，或者如图13中示出的那样插入坩埚中。

根据在图13中示出的实施形式，支架510在基体511的周面上可以具有外螺纹512，限定所述开口的周面可以具有与所述外螺纹对应的内螺纹513。

根据图14，插入坩埚的支架510可以支承在坩埚502的突起514上。所述突起514可以例如围绕开口部段506的开口环绕地构成。

配重块508可以设置在籽晶层507和坩埚502的盖子515之间，配重块508和盖子515可以相互分开地构成。优选配重块508松动地设置在盖子515和籽晶层507之间。

籽晶层507可以构造成机械上自承载的层，但或者也可以施加在支承基体516上，如在图15中示出的那样。如果籽晶层507施加在支承基体上，则配重块508可以贴靠在支承基体516上。石墨已经证实特别是适用于支承基体。

配重块508和/或支架510可以由金属、陶瓷、矿物或塑料制成。已经证实特别合适的是耐火材料碳化物、氧化物或氮化物。

为了符合规定起见，最后要指出的是，为了更好地理解结构，各元件有时不是符合真实比例和/或是放大和/或缩小地示出的。

附图标记列表

200 设备

201 坩埚

202 容纳腔

203 周面

204 底部部段

205 开口部段

206 包覆单元

207 保持单元

208 保持元件

209 第一端部部段

210 第二端部部段

211 联接装置

212 引导元件

213 纵向边缘部段

214 纵向边缘部段

215 壳体

216 容纳室

217 加热装置

301 坩埚

302 坩埚底部

303 坩埚壁部

304 坩埚盖部

305 定位组件

401 炉

402 腔室

403 坩埚

404 盖子

405 籽晶

406 底部部段

407 原始材料

408 加热器

409 绝缘结构

410 团块

411 粉末

412 高度

413 压块

414 硅

415 轴线

416 贮藏块

417 存放容器

418 输入管道

501 设备

502 坩埚

503 周面

504 容纳腔

505 底部部段

506 开口部段

507 籽晶

507a-c 籽晶板

508 配重块

509 保持部段

510 支架

511 基体

512 外螺纹

513 内螺纹

514 突起

515 盖子

601 坩埚

602 籽晶层

603 导向面

604 容纳腔

605 坩埚底部

606 坩埚盖部

607 内置件

608 坩埚壁部

609 保持突起

610 高温计

611 开口。

Claims (11)

1.用于培育单晶，尤其是由碳化硅组成的单晶的设备，所述设备包括坩埚(601)，所述坩埚(601)限定外周面并且还界定具有在底部部段和开口部段之间的轴向延伸的容纳腔(604)，所述容纳腔(604)构造成用于培育晶体，其中，所述设备具有至少一个籽晶层(602)，所述坩埚(601)设置在腔室中，所述腔室特别是由玻璃材料制成，例如由石英玻璃制成，围绕所述腔室设置感应加热器，其特征在于，所述坩埚(601)构造成多部分式的并且包括坩埚底部(302、605)、至少一个坩埚壁部(608)和坩埚盖部(303、606)，所述坩埚底部、坩埚壁部和坩埚盖部能拆卸地相互连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设有定位组件(304)，借助于所述定位组件(304)，至少所述坩埚底部(302)和所述至少一个坩埚壁部(303)在相对朝向的端部处以预先确定的相对位置相互定向地定位。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备具有朝籽晶层(602)会聚并且相对于所述容纳腔的轴线倾斜的导向面，从导向面到容纳腔的轴线的最短距离从导向面朝向底部部段的下边缘到导向朝向坩埚的盖子的上边缘逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述导向面构造成锥形的。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述导向面是装入坩埚中的内置件的一部分，所述内置件和/或坩埚底部和/或坩埚壁部和/或坩埚盖部优选由陶瓷、金属或矿物材料制成，尤其是由耐火材料、碳化物、氧化物或氮化物制成。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述内置件具有沿径向方向从所述导向面伸出的并且朝向所述容纳腔的侧壁的保持突起。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述保持突起沿周向围绕所述导向面环绕地构成。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述保持突起至少局部地设置在坩埚底部和坩埚壁部之间或者设置在坩埚壁部的两个部段之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述坩埚底部构造成钵状的，并且所述坩埚壁部构造成管状的，所述坩埚底部和坩埚壁部彼此上下设置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有高温计，以用于检测至少坩埚的温度或坩埚中的温度。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述坩埚盖部具有开口，所述设备构造成用于通过所述高温计穿过所述开口检测容纳腔中的温度或检测籽晶层的背向容纳腔的侧面上的温度。

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