CN117203380A - 在基板上产生单晶层的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在基板(20)上产生外延单晶层的系统(100)，其包括：内容器(30)，其限定用于容纳源材料(10)和基板(20)的腔室(5)；绝热容器(50)，其设置成在其中容纳所述内容器(30)；外容器(60)，其设置成在其中容纳所述绝热容器(50)和所述内容器(30)；以及加热装置(70)，其设置在所述外容器(60)外部并且被配置用于加热所述腔室(5)，其中所述内容器(30)包括支持结构，用于在所述腔室(5)中在所述基板(20)上方的预定距离处支持固体整块源材料(10)，使得所述基板(20)的生长表面完全暴露于所述源材料(10)。还公开了相应的方法。

Description

在基板上产生单晶层的系统和方法

技术领域

本发明整体上涉及在基板上生长单晶或单晶层。具体地，本发明涉及使用升华夹层法的高质量单晶层的升华生长。更具体地，本发明涉及通过使用升华夹层法生长高质量单晶层的新构型。

背景技术

近年来，对能够在高功率水平和高温下工作的电子器件的能量效率改进的需求日益增加。硅(Si)是目前最常用于功率器件的半导体。近几十年来，基于Si的功率电子器件的性能取得了显著的进步。然而，随着Si功率器件技术的成熟，使用该技术实现创新性突破变得越来越具有挑战性。伴随非常高的热导率(约4.9W/cm)、高饱和电子漂移速度(约2.7×10⁷cm/s)和高击穿电场强度(约3MV/cm)，碳化硅(SiC)是用于高温、高电压和高功率应用的合适材料。

用于生长SiC单晶的最常用技术是物理气相传输(PVT)技术。在该生长技术中，籽晶和源材料都被置于反应坩埚中，该反应坩埚被加热到源材料的升华温度，并且使得在源材料和边缘较冷的籽晶之间产生热梯度。典型的生长温度为2200℃至2500℃。结晶过程通常持续60-100小时，在此时间内获得的SiC单晶(本文中称为SiC晶锭或SiC锭)具有15-40mm的长度。在生长之后，通过一系列晶片化步骤处理SiC晶锭，主要包括切片、抛光和清洁处理，直至生产一批SiC晶片。SiC晶片应可用作基板，在其上可通过化学气相沉积(CVD)沉积具有良好可控掺杂且厚度为几微米至几十微米的SiC单晶层。

升华夹层法(SSM)是物理气相传输(PVT)生长的另一种变体。代替作为源材料的SiC粉末，源材料是单晶或多晶结构的整块SiC板，这对于控制温度均匀性是非常有益的。源材料和基板之间的距离对于直接分子传输(DMT)是短的，通常为1mm，这具有蒸汽物质不与石墨壁反应的积极效果。SSM的典型生长温度约为2000℃，低于PVT的生长温度。这种较低的温度有助于获得比PVT情况中更高的SiC单晶或单晶层的晶体质量。在生长期间，生长压力保持在约1mbar的真空条件下，以便实现约150μm/h的高生长速率。由于源材料的厚度通常为0.5mm，生长的SiC层具有大约相同的厚度，其比通常为15-50mm长的PVT生长的晶锭的厚度薄。因此，使用SSM获得的样品可以被认为是SiC微型晶锭(从本体生长的角度来看)，或者是超厚SiC外延层(从外延的角度来看)。

在SSM中，将源材料和晶种装入石墨坩埚中，使得在源材料和晶种之间形成小间隙。如文章“Effect of Tantalumin Crystal Growth of Silicon Carbide bySublimation Close Space Technique”,Furusho等,Jpn.J.Appl.Phys.Vol.40(2001)pp.6737–6740和US 7,918,937B2中所揭示的，晶种装载在源材料的上方，在中间具有间隔物的支持。由于晶种的生长表面朝向源材料侧(面朝下的构型)，因此间隔物覆盖晶种表面的一部分(通常为晶种边缘区域)。现有SSM构型中的问题是没有在整个晶种上实现生长。因此，在生长之后，生长区域总是小于原始晶种区域。这阻碍了该技术在满足半导体标准的生产中的应用，其需要生长的样品应具有标准形状和直径。当在连续的生长阶段中用作晶种时，其进一步使得不可能保持或扩大晶体的直径。由于上述原因，SSM不能用于应用已知基板构型的基板生产。

因此，需要改进上述已知的系统和方法。

发明内容

本文描述的系统和方法克服了与现有技术相关的问题和不足，并且使得使用SSM的基板生产与PVT工艺相比具有其所有优点；晶体质量，较低的缺陷密度，无基面位错和碳夹杂物，最小的晶体应力，最小的弯曲，最小的翘曲，较高的生长速率，基板直径的灵活性，容易的直径扩大，较低的生长系统投资和较低的功耗(在晶体生长期间)。

鉴于上述和其他目的，根据本公开的第一方面，提供了一种在基板上产生外延单晶层的系统，其包括：内容器，所述内容器限定用于容纳源材料和基板的腔室；绝热容器，所述绝热容器设置成用于在其中容纳所述内容器；外容器，所述外容器设置成在其中容纳所述绝热容器和所述内容器；以及加热装置，所述加热装置设置在所述外容器的外部并且被配置用于加热所述腔室，其中所述内容器包括支持结构，用于在所述腔室中的所述基板上方的预定距离处支持固体整块源材料，使得所述基板的生长表面完全暴露于所述源材料，其中所述支持结构包括一个或多个第一支腿构件和一个或多个第二支腿构件，所述第一支腿构件具有第一高度并设置成沿着所述源材料的外围边缘支持所述源材料，所述第二支腿构件具有第二高度并且设置成支持所述基板，其中所述第一高度大于所述第二高度。

利用上述SSM中的新构型，可以实现在整个基板或晶种上的生长，而不留下明显的间隔物相关的非生长区域或标记。在新构型中，源材料设置在基板上方，同时向上转向基板的生长表面(即面朝上的构型)。源材料和基板由专门设计的结构彼此分开地支持。更重要的是，用于支持源材料(为固体整块板的形式)的结构不与用于支持基板的结构接触。相反，基板支持体仅接触基板的背面，导致基板的整个区域的生长。在本发明的上下文中，术语“完全暴露”应解释为意指面向源材料的基板的生长表面的任何部分均未被覆盖或与另一组件接触。支腿构件的不同高度允许基板和源材料设置在不同的高度而不相互接触。

在一个实施方式中，所述系统还包括至少一个容器支持体，所述容器支持体具有第三高度并且设置成在所述绝热容器内支持所述内容器。容器支持体使内容器从绝热容器的底面升高，从而通过减少从内容器经热传导到绝热容器的热传递而实现最佳的温度分布。

在一个实施方式中，所述内容器、绝热容器和外容器是圆柱形的，并且源材料和/或基板是盘形的。圆柱形有助于在腔室中以及在源材料和基板上的几乎均匀的径向温度分布。优选地，内容器的内径为100-500mm，优选150-300mm。所述范围对应于半导体器件中的标准晶片尺寸。

在一个实施方式中，所述系统还包括设置在所述腔室中的内容器的顶部上的由高密度石墨制成的加热体。所述加热体允许与加热装置耦合，以在腔室中提供加热并接近最佳的温度分布。

在一个实施方式中，源材料的表面积大于或等于基板的表面积。源材料的更大或相等的表面积确保了基板的整个生长表面的最佳暴露，并利于源材料的支持结构的定位。

在一个实施方式中，所述内容器包括具有下壁段的上部件和具有上壁段的下部件，所述上部件和下部件设置成连接在一起以形成密封的防漏连接。双部件构型利于在其中设置源材料和基板之后组装内容器。

在一个实施方式中，上部件的顶部具有第一厚度，下部件的基部具有第二厚度，其中第一厚度大于或等于第二厚度。这种构型利于腔室中的最佳温度分布，其中源材料区中的热损失低于基板区中的热损失。

在一个实施方式中，下部件的内径小于上部件的内径，形成凸缘，其中在凸缘上设置环形构件。这种构型允许将环形构件设置在内容器下部件的底面上方一定距离处。优选地，环形部件包括多个向内延伸的径向突起，用于沿源材料的外围边缘支持所述源材料。因此，实现了用于源材料的替代支持结构。

在一个实施方式中，环形构件由钽、铌、钨、铪和/或铼制成。这允许环形构件用作碳吸收器。

在一个实施方式中，绝热容器包括顶部件，中间部件和底部件，其中绝热容器由绝热刚性多孔石墨制成，并且其中所述顶部件和所述底部件的纤维方向垂直于所述绝热容器的中心轴，并且所述中间部件的纤维方向平行于所述绝热容器的中心轴。纤维方向的这种取向减少了通过顶部件和底部件以及中间部件的热损失。因此，提供了改进的绝热。

在一个实施方式中，加热装置包括可沿着外容器移动的射频线圈。加热装置提供腔室的最佳加热。

在本公开的第二方面，提供了一种在基板上产生外延单晶层的方法，其包括：

提供限定用于容纳源材料和基板的腔室的内容器；

将所述基板设置在所述内容器的腔室中；

将固体整块源材料在所述基板上方的预定距离处设置在所述内容器的所述腔室中，使得所述基板的生长表面完全暴露于所述源材料；

将所述内容器设置在绝热容器内；

将所述绝热容器和所述内容器设置在外容器中；

在所述外容器外部提供加热装置以加热所述腔室；

将所述腔室抽空至预定低压；

将惰性气体引入所述腔室中；

通过所述加热装置将所述腔室中的温度升高到预定生长温度；

保持所述腔室中的预定生长温度，直至所述基板上的外延单晶层达到预定厚度；并且

冷却所述基板。

附图说明

现在参照附图通过示例的方式描述本发明，其中：

图1示出了根据本公开的一个实施方式的在基板上产生外延单晶层的系统的示意性截面图；

图2a和2b示出了根据本公开的一个实施方式的内容器的上部件和下部件的示意性截面图；

图3示出了根据本公开的一个实施方式的容器支持体的截面图和俯视图；

图4示出了根据本公开的一个实施方式的绝热容器的示意性截面图；

图5示出了根据本公开的一个实施方式的其中设置有源材料和基板的内容器的示意性截面图；

图6a和6b示出了构成图5所示实施方式的支持结构的第一和第二支腿构件的示意性侧视图；

图7示出了根据本公开的可选实施方式的其中设置有源材料和基板的内容器的示意性截面图；

图8示出了构成图7所示实施方式的支持结构的环形构件的俯视图和截面图；

图9示出了说明根据本公开的一个实施方式的方法的步骤的流程图；

图10示出了根据本公开生产的生长的SiC样品的外观；并且

图11a和11b示出了使用拉曼光谱和X射线衍射(XRD)光谱对根据本公开制造的直径为150mm的1.5mm厚的4H-SiC单晶外延层的晶体质量评估。

具体实施方式

在下文中，给出了根据本公开的在基板上产生外延单晶层的系统的详细描述。在附图中，相同的附图标记在所有附图中表示相同或相应的元件。应当理解，这些附图仅用于说明，而不以任何方式限制本发明的范围。

图1是系统100的示意图，系统100被设计成利于具有高生长速率和高再现性的升华外延，这使得能够在基板上生长单晶层。源材料10和基板20设置在内容器30的腔室中。稍后将说明源材料10和基板20的详细构型。内容器30设置在绝热容器50内，该绝热容器50又设置在外容器60内。内容器30位于容器支持体32a上，容器支持体32a又位于绝热容器50的底部件50c的顶部上。加热体40设置在内容器30的顶部。在所述外容器60的外部有加热装置70，其可用于加热所述内容器30的腔室。

根据一个实施方式，加热装置70包括用于射频加热的感应线圈。在该实例中，所述外容器60是石英管，所述绝热容器50和所述内容器30是圆柱形的并且分别由绝热石墨泡沫和高密度石墨制成。绝热容器50和内容器30也可以由另一种合适的材料制成，该材料具有承受高温的能力，并且当射频感应线圈用作加热装置70时，也利于耦合到所述射频感应线圈。加热装置70用于加热容器并由此使源材料10升华。加热装置70可在垂直方向上移动，以便调节内容器30中的温度和热梯度。源材料10和基板20之间的温度梯度也可以通过改变内容器30的特性来改变，例如本领域已知的上部件31和下部件32的厚度。另外，存在用于抽空内容器的泵(未示出)，即用于提供约10^-4至10^-6mbar的压力。

加热体40由高密度石墨制成。此外，加热体40可以被涂覆。加热体40与内容器30一起与由RF线圈70产生的电磁场耦合，以在系统中产生足够的热量。加热体40的形状优选为圆柱体形状；加热体40的厚度或高度T3优选结合内容器30的高度进行调节，以获得所需的温度分布，这将在下面进一步解释。加热体40的直径优选为内容器30的直径的50-150％，更优选为70-110％。

图2a和2b是由高密度石墨制成的具有圆柱形或管状形状的示例性内容器30的图。高密度石墨被使用，因为其能承受高温并且利于耦合到由RF线圈70产生的电磁场，以利于加热内容器的内容物。图2a示出了内容器30的上部件31，图2b示出了内容器30的下部件32。当内容器30的内半径被调整到源材料10和基板20的半径时，这些容易地在内容器30中居中。图2a和2b中所示的内容器30的直径为100mm、150mm、200mm或250mm，其特别适合在直径分别为约50mm、100mm、150mm或200mm的基板上生长。上部件31的顶部34具有第一厚度T1，下部件32的基部33具有第二厚度T2。

对于上述加热体40，顶部34和加热体40的总高度(即第一厚度T1和第三厚度T3之和)大于基部33的高度(即第二厚度T2)。这是为了利于内容器30内的适当的垂直温度梯度，并且还为了改善在水平方向或与所述内容器30的圆柱轴基本正交的方向或与外延层生长方向正交的方向上的温度均匀性。在一个实例中，T2＝15mm并且T1+T3之和＝50mm。

源材料10与基板20之间的垂直温度梯度优选为1-5℃/mm，并且基板20的水平温度梯度优选低于0.3℃/mm。应注意，垂直温度梯度的正值意味着上部件31(源材料10)侧的温度高于下部件32(基板20)侧的温度，而水平温度梯度的正值意味着基板20的中心温度低于基板20的边缘温度。这种均匀的温度分布对于外延生长的单晶层的厚度和掺杂均匀性是重要的。

此外，内容器30优选地设有提供密封连接的紧固装置35，例如卡子或螺纹，以便使容器充分防漏并避免蒸汽物质(特别是硅)损失到干扰生长稳定性的量。图2b的下部件32在其上壁37的外侧设有螺距为2mm的螺纹35。图2a的上部件31在其下壁36的内侧上设有相应的螺纹35。

容器支持体32a由能够承受高温的材料制成，优选为高密度石墨或具有高熔点的金属，例如钽(Ta)。容器支持体32a的构型在图3中给出。应当注意，图3中的容器支持体32a的构型仅是示例，并不限制容器支持体32a的任何其他可能的设计。容器支持体32a具有高度H3。在一个实施方式中，高度H3被选择为使得腔室5中的内容器30上方和下方的自由空间H4(可选地包括加热体40)基本上相等，以便提供均匀的温度分布。

在一个实施方式中，下部件32的内径小于上部件31的内径，从而在上壁37中形成凸缘38。如在图5中可见的，分别由上部件31和下部件32中的凹槽形成的内容器30中的腔室5在上部件31附近比在下部件32附近宽。凸缘38提供了用于在腔室5中设置其他部件的表面，这将在下面进一步描述。

图4是绝热容器50的示例图，其包括顶部件50a、中间部件50b和底部件50c。顶部件50a和底部件50c具有垂直于绝热容器50的中心轴的纤维方向(图3中的箭头)，而中间部件50b具有平行于中心轴的纤维方向。这种纤维取向可有助于改善热耗散，继而改善温度均匀性。另外，顶部件50a在中间具有测量孔50d，用于生长期间的温度监测。为了保持良好的绝热性能，测量孔50d的尺寸应尽可能小，而不影响温度测量精度。

上述系统设计具有许多优点。特别地，系统被设计为使得在基板和源材料处实现更高和更均匀的热分布。这是有利的，因为更高的温度增加了生长速率，并且更均匀的热分布改善了外延层的质量。绝热容器50和内容器30的几何形状有助于构建所需的温度分布，其对于获得可实现的高质量材料的生长条件是必需的。尽管已经给出了与图1-4相关的具体措施作为实例，但是也存在给出所需生长条件的其他设计。

图5是示出在内容器30内设置部件1、3、10、20的一个实施方式的示意图。源材料10由源材料支持体4支持并设置在基板20上方，基板20由基板支持体3支持。源材料10的直径应大于基板20的直径。例如，如果基板20的直径为150mm，则源材料10的直径应为160mm。靠近源材料，碳吸收器1装载在内部的下部件32的侧壁37的凸缘38上。碳吸收器1可以由熔点高于2200℃且有能力与从SiC中蒸发的碳物质形成碳化物层的材料(如钽、铌和钨)制成。

图6a和6b示出了基板支持体3和源材料支持体4的示意图。源材料支持体4和基板支持体3之间的主要差别是高度。为了稳定地支持材料，它们中的每一个的数目皆是3。对于基板支持体3，与基板20的接触位置没有严格地限定，只要其能够稳定地支持基板20即可。对于源材料支持体4，如图4所示，与源材料10的接触位置应该在源材料10的边缘。换言之，如果源材料10和基板20的直径分别为160mm和150mm，那么与源材料10的接触位置应该是直径在151mm至160mm之间的区域。源材料支持体4和基板支持体3由能够承受高温的材料制成，优选为高密度石墨或高熔点金属，例如钽(Ta)。

如上所述，将源材料10设置在源材料支持结构4上的基板20上方。为了实现这一点，源材料10是固体整块板，其足够刚性以使得源材料10能够沿其外围边缘被支持。在一个实施方式中，源材料10是整块SiC板，以通过SSM在基板20上产生外延单晶SiC层。然而，根据待产生的所需外延层(例如氮化铝(AlN))，其他源材料也可与本发明的系统100及方法结合使用。

现参考图7，其示出了用于源材料10的支持结构的可选实施方式。在该实施方式中，支持结构是环形的并且包括多个突起6，所述突起径向向内取向并且沿着圆周基本上规则地分布。突起6提供用于沿其外围边缘支持源材料10的支持表面。有利地，将支持结构结合到可选的的碳吸收器1’中，其继而发挥从源材料10的升华中收集过量碳以及将源材料10支持在基板20上方的位置的双重功能。

图8示出了具有环形形状的环形碳吸收器1的示意图。碳吸收器1的直径应当与下部件32的内径相匹配。例如，对于内径为200mm的下部件32，碳吸收器1的外径应为198mm；从图5中可以明显看出，碳吸收器1的内径应当大于比源材料10的直径。对于直径为160mm的源材料10，碳吸收器1的内径优选为170mm。可以理解的是，对于图7的实施方式，突起6与可选的碳吸收器1’一起提供，而图5的实施方式中的碳吸收器1则没有突起。

源材料10和基板20在内容器30中的位置以及源材料10和基板20之间的相对距离由源材料支持体4的第一高度H1和基板支持体3的第二高度H2确定。例如，如果内容器30的腔室5的总高度为20mm，则H1优选为17mm。SSM中的源材料10和基板20之间的相对距离优选地设置成1mm，H2等于使用H1减去1mm以及基板20的厚度的值。换言之，如果基板20具有1mm的厚度，则H2等于15mm。

现在将参考如上所述的系统设计来描述所述方法，但是本领域技术人员知道该设计仅仅是示例，并且也可以使用其他设计，只要实现期望的生长条件即可。

图9示出了该方法中的工艺流程。生长过程包括预热阶段S101，其中系统100根据上述说明设置，并且内容器30使用传统的泵送装置抽空。通常需要低于10^-4mbar的基本真空水平，优选10^-4至10^-6mbar。之后，将惰性气体(优选为氩气(Ar))引入腔室5中以获得低于950mbar，优选为600mbar的压力(S102)。然后加热该系统(S103)。本发明人已经发现，温度的最佳升高优选为10-50℃/min，并且更优选约20-30℃/min。这样的升温提供了源材料的良好的初始升华和成核。升高温度直至达到1900-2000℃，通常约1950℃的所需生长温度。当达到合适的生长温度，即利于所需生长速率的生长温度时，将压力缓慢降低至生长压力。本领域技术人员知道在何种温度下获得所需的生长速率。温度保持在该生长温度，直至获得所需厚度的外延层。加热阶段之后的时段被称为生长阶段S104，在该阶段期间，温度优选地保持基本恒定。在一个实施方式中，在生长阶段S104中获得的外延层的厚度为1500μm。

当已经产生所需厚度的单晶层时，使加热逐渐降低并使基板冷却，这被称为冷却阶段S105。可以优化预热和冷却阶段以减少生产时间。

图10给出了使用该方法生长的SiC样品的外观。1.5mm厚的4H-SiC单晶层已经生长在整个150mm晶种表面上而没有留下间隔物标记。

图11a和11b示出了使用拉曼光谱和X射线衍射(XRD)光谱对根据本发明方法制造的直径为150mm的1.5mm厚的4H-SiC单晶外延层的晶体质量评价。图11a示出了波数为204cm^-1、610cm^-1、776cm^-1和968cm^-1的拉曼峰，其对应于4H-SiC的折叠横向声学(FTA)、折叠纵向声学(FLA)、折叠横向光学(FTO)和折叠纵向光学(FLO)峰。图11b示出了该样品的(0008)平面的XRD摇摆曲线。半高全宽(FWHM)值约为18弧秒，这表明4H-SiC单晶具有高质量。

尽管已经结合所讨论的实施方式详细描述了本公开，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内进行各种修改而不脱离本公开的创造性思想。此外，如本领域技术人员容易实现的，该方法可用于在同一腔室中产生多于一层。

只要组合不矛盾，上述所有可选实施方式或部分实施方式可以自由组合而不偏离本发明的思想。

Claims (14)

1.一种在基板(20)上产生外延单晶层的系统(100)，其包括：

内容器(30)，所述内容器限定用于容纳源材料(10)和基板(20)的腔室(5)；

绝热容器(50)，所述绝热容器设置成在其中容纳所述内容器(30)；

外容器(60)，所述外容器设置成在其中容纳所述绝热容器(50)和所述内容器(30)；以及

加热装置(70)，所述加热装置设置在所述外容器(60)外部并且配置用于加热所述腔室(5)，

其中所述内容器(30)包括支持结构，用于在所述腔室(5)中在所述基板(20)上方的预定距离处支持固体整块源材料(10)，使得所述基板(20)的生长表面完全暴露于所述源材料(10)，

其中，所述支持结构包括一个或多个第一支腿构件(4)和一个或多个第二支腿构件(3)，所述第一支腿构件(4)具有第一高度(H1)并设置成沿着所述源材料(10)的外围边缘支持所述源材料(10)，所述第二支腿构件(3)具有第二高度(H2)并且设置成支持所述基板(20)，其中所述第一高度(H1)大于所述第二高度(H2)。

2.如权利要求1所述的系统，还包括至少一个容器支持体(32a)，所述容器支持体(32a)具有第三高度(H3)并且设置成在所述绝热容器(50)内支持所述内容器(30)。

3.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述内容器(30)、所述绝热容器(50)和所述外容器(60)是圆柱形的，并且所述源材料(10)和/或所述基板(20)是盘形的。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述内容器(30)的内径为100-500mm，优选为150-300mm。

5.如前述权利要求中任一项所述的系统，还包括设置在所述腔室(5)中的所述内容器(30)的顶部上的由高密度石墨制成的加热体(40)。

6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述源材料(10)的表面积大于或等于所述基板(20)的表面积。

7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述内容器(30)包括具有下壁段(36)的上部件(31)和具有上壁段(37)的下部件(32)，所述上部件和下部件设置成连接在一起以形成密封的防漏连接。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述上部件(31)的顶部(34)具有第一厚度(T1)，并且所述下部件(32)的基部(33)具有第二厚度(T2)，其中所述第一厚度(T1)大于或等于所述第二厚度(T2)。

9.如权利要求7或8所述的系统，其中，所述下部件(32)的内径小于所述上部件(31)的内径，形成凸缘(38)，其中，在所述凸缘(38)上设置环形构件(1；1’)。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述环形构件(1；1’)包括多个向内延伸的径向突起(6)，用于沿所述源材料(10)的外围边缘支持所述源材料(10)。

11.如权利要求9或10所述的系统，其中所述环形构件(1；1’)由钽、铌、钨、铪和/或铼制成。

12.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述绝热容器(50)包括顶部件(50a)、中间部件(50b)和底部件(50c)，其中，所述绝热容器(50)由绝热刚性多孔石墨制成，并且其中，所述顶部件(50a)和所述底部件(50c)的纤维方向垂直于所述绝热容器(50)的中心轴，并且所述中间部件(50b)的纤维方向平行于所述绝热容器(50)的中心轴。

13.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述加热装置(70)包括可沿着所述外容器(60)移动的射频线圈。

14.一种在基板(20)上产生外延单晶层的方法，其包括：

-提供限定用于容纳源材料(10)和基板(20)的腔室(5)的内容器(30)；

-将所述基板(20)设置在所述内容器(30)的腔室(5)中；

-将固体整块源材料(10)在所述基板(20)上方的预定距离处设置在所述内容器(30)的所述腔室(5)中，使得所述基板(20)的生长表面完全暴露于所述源材料(10)；

-将所述内容器(30)设置在绝热容器(50)内；

-将所述绝热容器(50)和所述内容器(30)设置在外容器(60)中；

-在所述外容器(60)外部提供加热装置(70)以加热所述腔室(5)；

-将所述腔室(5)抽空(S101)至预定低压；

-将惰性气体引入(S102)所述腔室(5)中；

-通过所述加热装置(70)将所述腔室(5)中的温度升高(S103)到预定生长温度；

-保持(S104)所述腔室(5)中的预定生长温度，直至所述基板(20)上的外延单晶层达到预定厚度；并且

-冷却(S105)所述基板(20)。