CN202440568U - 一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚 - Google Patents

一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚 Download PDF

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高玉强
胡小波
郝霄鹏
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Abstract

本实用新型提供一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，包括坩埚桶和上盖，所述坩埚桶和上盖通过螺纹相连，在坩埚桶内设置有石墨内筒，所述石墨内筒与坩埚桶同轴设置，所述石墨内筒的顶端与上盖的底面相贴设置。所述的石墨内筒将坩埚桶内的空间分割为筒内和筒外两个空间，在筒外的空间供盛装有碳化硅原料之用，而筒内空间则是碳化硅生长的空间。本实用新型突破传统装料方式的限制，获得大厚度的碳化硅晶棒，提高生长效率。

Description

一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚
技术领域
本实用新型涉及一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，属于单晶生长技术领域。 
背景技术
碳化硅(SiC)单晶材料是第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高电子饱和迁移速率、高击穿电场等性质，与以硅为代表的第一代半导体材料和以GaAs为代表的第二代半导体材料相比，有着明显的优越性，被认为是制造光电子器件、高频大功率器件和高温电子器件等理想的半导体材料。在白光照明、光存储、屏幕显示、航天航空、高温辐射环境、石油勘探、自动化、雷达与通信、汽车电子化以及电力电子等方面有广泛应用。 
目前普遍采用物理气相沉积法(也叫升华法或改进的Lely法)生长碳化硅单晶，这种生长方法是由前苏联科学家Tairov和Tsvetkov于1978年在Lely法的基础上提出的，其优点在于：采用SiC籽晶控制所生长晶体的构型，克服了Lely法自发成核生长的缺点，可得到单一构型的SiC单晶；可生长较大尺寸的碳化硅单晶；采用较低的生长压力，生长温度也有所降低。目前国际上从事碳化硅单晶生长的主要大学和公司都采用物理气相沉积法。物理气相沉积法一般采用中频感应加热方式，坩埚采用石墨材料，在真空下或惰性气体气氛保护下进行单晶生长。传统的石墨坩埚设计采用底部装料方式，原料表面与籽晶表面距离受到组分分子传输距离的限制，距离不能太大，因此获得的碳化硅晶棒的厚度受到制约。 
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，不但突破传统装料方式的限制获得大厚度的碳化硅晶棒，而且提高了碳化硅晶棒的生长效率。 
本实用新型的技术方案如下： 
一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，包括坩埚桶和上盖，所述坩埚桶和上盖通过螺纹相连，在坩埚桶内设置有石墨内筒，所述石墨内筒与坩埚桶同轴设置，所述石墨内筒的顶端与上盖的底面相贴设置。所述的石墨内筒将坩埚桶内的空间分割为筒内和筒外两个空间，在筒外的空间供盛装有碳化硅原料之用，而筒内空间则是碳化硅生长的空间。 
所述的石墨内筒固定设置在坩埚桶的底部。 
在坩埚桶底部设置有与石墨内筒直径相适应的圆形凹槽，所述圆形凹槽的圆心与坩埚桶底部的圆心重合，所述石墨内筒的底部边缘插置在所述的圆形凹槽内。 
本实用新型的优势在于： 
1.本实用新型突破传统装料方式的限制，获得大厚度的碳化硅晶棒，提高生长效率。 
2.本实用新型在碳化硅单晶生长时，在上盖的下表面上设置籽晶底座和籽晶，石墨内筒与坩埚桶形成的圆环状筒外空间内装碳化硅原料，由于中频加热的电流趋肤效应，只有坩埚桶外壁发热，坩埚桶壁附近的原料分解后，气氛透过内石墨内筒壁进入石墨内筒的中的封闭空间，即石墨内筒、坩埚桶底、上盖所构成的空间，在籽晶上结晶，晶体厚度不受碳化硅原 料表面与籽晶表面距离的制约，从而获得大厚度的碳化硅晶棒。 
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图； 
其中：1、坩埚桶，2、上盖，3、碳化硅原料，4、籽晶底座，5、籽晶，6、石墨内筒。 
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型做详细的说明，但所保护范围不仅限于此。 
实施例： 
一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，包括坩埚桶1和上盖2，所述坩埚桶1和上盖2通过螺纹相连，在坩埚桶1内设置有石墨内筒6，所述石墨内筒6与坩埚桶1同轴设置，所述石墨内筒6的顶端与上盖2的底面相贴设置。所述的石墨内筒6固定设置在坩埚桶1的底部。在坩埚桶1底部设置有与石墨内筒6直径相适应的圆形凹槽，所述圆形凹槽的圆心与坩埚桶底部的圆心重合，所述石墨内筒的底部边缘插置在所述的圆形凹槽内。 

Claims (3)

1.一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，包括坩埚桶和上盖，所述坩埚桶和上盖通过螺纹相连，其特征在于，在坩埚桶内设置有石墨内筒，所述石墨内筒与坩埚桶同轴设置，所述石墨内筒的顶端与上盖的底面相贴设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，其特征在于，所述的石墨内筒固定设置在坩埚桶的底部。
3.根据权利要求1所述的一种用于生长碳化硅晶棒的石墨坩埚，其特征在于，在坩埚桶底部设置有与石墨内筒直径相适应的圆形凹槽，所述圆形凹槽的圆心与坩埚桶底部的圆心重合，所述石墨内筒的底部边缘插置在所述的圆形凹槽内。
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