CN208293118U - 一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的上端设置有坩埚环，坩埚环与石墨坩埚紧密旋接固定；所述石墨盖的下端中央设置有籽晶片，籽晶片的下端设置有生长结晶的碳化硅单晶，籽晶片与石墨盖的下端粘合固定。本可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置在使用时，坩埚环的厚度与石墨坩埚的厚度相同，坩埚环与石墨坩埚紧密旋接固定，使得坩埚环与石墨坩埚紧密结合在一起，坩埚环的高度为20‑50mm，坩埚环其相接处远离低温区，不会附着碳化硅结晶物沉积在其表面，坩埚环的两侧均开设有分离槽，因此石墨盖能够轻易与石墨坩埚分离而取出碳化硅晶体；整体可多次重复使用石墨坩埚，延长石墨坩埚使用寿命，节省整体成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳化硅单晶生长的装置技术领域，具体为一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置。
背景技术
碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。
目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶，在碳化硅单晶晶体生长完成之后，除了籽晶处会生成碳化硅单晶晶体之外，周围较低温度的坩埚盖与石墨坩埚上缘或多或少的都有碳化硅结晶物沉积在其表面，造成坩埚与坩埚盖因为沉积物黏住而不易分离，导致晶体取出时需要破坏坩埚才能完整取出，造成材料的浪费，因此需要一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，具有多次重复使用坩埚，延长坩埚使用寿命，节省整体成本的优点，解决了现有技术中坩埚盖与石墨坩埚上缘或多或少的都有碳化硅结晶物沉积在其表面，取出晶体时需要破坏坩埚才能完整取出，造成材料的浪费的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的上端设置有坩埚环，坩埚环与石墨坩埚紧密旋接固定；所述石墨坩埚的顶端设置有石墨盖，石墨盖与坩埚环连接；所述石墨盖的下端中央设置有籽晶片，籽晶片的下端设置有生长结晶的碳化硅单晶，籽晶片与石墨盖的下端粘合固定；所述石墨坩埚的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层，石墨坩埚的底部包裹有底部石墨软毡保温层，石墨坩埚的上部包裹有上部石墨软毡保温层；所述上部石墨软毡保温层的中央开设有测温孔；所述石墨坩埚的最外层设置有感应线圈，感应线圈分布在石墨坩埚的外侧周围。
优选的，所述石墨坩埚的厚度为5-20mm，石墨坩埚的材质采用灰分小于5ppm的石墨，表面涂布有一层碳化钽、碳化铌或碳化钨。
优选的，所述石墨坩埚内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末。
优选的，所述坩埚环的高度为20-50mm，坩埚环的厚度与石墨坩埚的厚度相同，坩埚环的两侧均开设有分离槽。
优选的，所述外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层的层数为1-4层，厚度为5-10mm。
优选的，所述测温孔的直径为10～30mm的圆形。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，石墨坩埚的厚度为5-20mm，石墨坩埚的材质采用灰分小于5ppm的高纯度石墨，表面涂布有一层碳化钽、碳化铌或碳化钨，增加石墨坩埚的使用寿命；石墨坩埚内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末，测温孔的直径为10～30mm的圆形，测量石墨坩埚上的温度，严格保证碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上，外侧石墨软毡保温层、底部石墨软毡保温层和上部石墨软毡保温层的层数为1-4层，厚度为5-10mm，可用于保温，防止内部热量散失，保证碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上；坩埚环的厚度与石墨坩埚的厚度相同，坩埚环与石墨坩埚紧密旋接固定，使得坩埚环与石墨坩埚紧密结合在一起，坩埚环的高度为20-50mm，坩埚环其相接处远离低温区，不会附着碳化硅结晶物沉积在其表面，坩埚环的两侧均开设有分离槽，因此石墨盖能够轻易与石墨坩埚分离而取出碳化硅晶体；石墨坩埚内抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，碳化硅粉末的加热温度达2100℃以上，沉积结晶时间为5～10天，完成生长结晶的碳化硅单晶的生长。
附图说明
图1为本实用新型的剖视图。
图中：1、石墨坩埚；2、坩埚环；3、石墨盖；4、籽晶片；5、生长结晶的碳化硅单晶；6、外侧石墨软毡保温层；7、底部石墨软毡保温层；8、上部石墨软毡保温层；9、测温孔；10、感应线圈；11、碳化硅粉末；12、分离槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，包括石墨坩埚1，石墨坩埚1的上端设置有坩埚环2，坩埚环2与石墨坩埚1紧密旋接固定；石墨坩埚1的顶端设置有石墨盖3，石墨盖3与坩埚环2连接；石墨盖3的下端中央设置有籽晶片4，籽晶片4的下端设置有生长结晶的碳化硅单晶5，籽晶片4与石墨盖3的下端粘合固定；石墨坩埚1的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层6，石墨坩埚1的底部包裹有底部石墨软毡保温层7，石墨坩埚1的上部包裹有上部石墨软毡保温层8；上部石墨软毡保温层8的中央开设有测温孔9；石墨坩埚1的最外层设置有感应线圈10，感应线圈10分布在石墨坩埚1的外侧周围；该可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，石墨坩埚1的厚度为5-20mm，石墨坩埚1的材质采用灰分小于5ppm的高纯度石墨，表面涂布有一层碳化钽、碳化铌或碳化钨，增加石墨坩埚1的使用寿命；石墨坩埚1内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末11，测温孔9的直径为10～30mm的圆形，测量石墨坩埚1上的温度，严格保证碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，外侧石墨软毡保温层6、底部石墨软毡保温层7和上部石墨软毡保温层8的层数为1-4层，厚度为5-10mm，可用于保温，防止内部热量散失，保证碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上；坩埚环2的厚度与石墨坩埚1的厚度相同，坩埚环2与石墨坩埚1紧密套接固定，使得坩埚环2与石墨坩埚1紧密结合在一起，坩埚环2的高度为20-50mm，坩埚环2其相接处远离低温区，不会附着碳化硅结晶物沉积在其表面，坩埚环2的两侧均开设有分离槽12，因此石墨盖3能够轻易与石墨坩埚1分离而取出碳化硅晶体；石墨坩埚1内抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，沉积结晶时间为5～10天，完成生长结晶的碳化硅单晶5的生长；整体可多次重复使用石墨坩埚1，延长石墨坩埚1使用寿命，节省整体成本。
综上所述：本可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，石墨坩埚1的厚度为5-20mm，石墨坩埚1的材质采用灰分小于5ppm的高纯度石墨，表面涂布有一层碳化钽、碳化铌或碳化钨，增加石墨坩埚1的使用寿命；石墨坩埚1内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末11，测温孔9的直径为10～30mm的圆形，测量石墨坩埚1上的温度，严格保证碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，外侧石墨软毡保温层6、底部石墨软毡保温层7和上部石墨软毡保温层8的层数为1-4层，厚度为5-10mm，可用于保温，防止内部热量散失，保证碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上；坩埚环2的厚度与石墨坩埚1的厚度相同，坩埚环2与石墨坩埚1紧密套接固定，使得坩埚环2与石墨坩埚1紧密结合在一起，坩埚环2的高度为20-50mm，坩埚环2其相接处远离低温区，不会附着碳化硅结晶物沉积在其表面，坩埚环2的两侧均开设有分离槽12，因此石墨盖3能够轻易与石墨坩埚1分离而取出碳化硅晶体；石墨坩埚1内抽真空到压力5x10- 2mbar以下，充入氩气控制压力在1～50mbar环境之下，碳化硅粉末11的加热温度达2100℃以上，沉积结晶时间为5～10天，完成生长结晶的碳化硅单晶5的生长；整体可多次重复使用石墨坩埚1，延长石墨坩埚1使用寿命，节省整体成本。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，包括石墨坩埚(1)，其特征在于：所述石墨坩埚(1)的上端设置有坩埚环(2)，坩埚环(2)与石墨坩埚(1)紧密旋接固定；所述石墨坩埚(1)的顶端设置有石墨盖(3)，石墨盖(3)与坩埚环(2)连接；所述石墨盖(3)的下端中央设置有籽晶片(4)，籽晶片(4)的下端设置有生长结晶的碳化硅单晶(5)，籽晶片(4)与石墨盖(3)的下端粘合固定；所述石墨坩埚(1)的外侧包裹有外侧石墨软毡保温层(6)，石墨坩埚(1)的底部包裹有底部石墨软毡保温层(7)，石墨坩埚(1)的上部包裹有上部石墨软毡保温层(8)；所述上部石墨软毡保温层(8)的中央开设有测温孔(9)；所述石墨坩埚(1)的最外层设置有感应线圈(10)，感应线圈(10)分布在石墨坩埚(1)的外侧周围。
2.根据权利要求1所述的一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述石墨坩埚(1)的厚度为5-20mm，石墨坩埚(1)的材质采用灰分小于5ppm的石墨，表面涂布有一层碳化钽、碳化铌或碳化钨。
3.根据权利要求1所述的一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述石墨坩埚(1)内放置有纯度为5N-6N的碳化硅粉末(11)。
4.根据权利要求1所述的一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述坩埚环(2)的高度为20-50mm，坩埚环(2)的厚度与石墨坩埚(1)的厚度相同，坩埚环(2)的两侧均开设有分离槽(12)。
5.根据权利要求1所述的一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述外侧石墨软毡保温层(6)、底部石墨软毡保温层(7)和上部石墨软毡保温层(8)的层数为1-4层，厚度为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的一种可重复使用坩埚的SiC单晶生长装置，其特征在于：所述测温孔(9)的直径为10～30mm的圆形。
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Cited By (3)
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| CN110886014A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-17 | 福建北电新材料科技有限公司 | 晶体生长装置 |
| CN113136622A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-20 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种pvt法气流导向的碳化硅单晶生长装置及使用方法 |
| CN116026143A (zh) * | 2023-02-18 | 2023-04-28 | 湖南长宇科技发展有限公司 | 一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法 |
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2018
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