CN214115776U - 坩埚结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种坩埚结构，涉及碳化硅单晶生产技术领域。该坩埚结构包括坩埚盖、坩埚桶及填充柱，坩埚桶用于容置原料，坩埚盖用于盖设于坩埚桶顶部的开口。填充柱的口径由两端至中部逐渐减小，且填充柱竖直设置于坩埚桶内，并与坩埚盖的中部对应，从而占据坩埚桶内的部分空间。该坩埚结构具有能够提高原料利用率的特点。

Description

坩埚结构

技术领域

本实用新型涉及碳化硅单晶生产技术领域，具体而言，涉及一种坩埚结构。

背景技术

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，已经被证明是生长SiC晶体最成熟的方法。将SiC粉料加热到2200～2500℃，在一定保护气氛下，使其升华到冷端籽晶上，结晶成为块状晶体。

随着晶体的生长、由于原料及生长气氛中的硅份逐渐降低，结晶质量也随之下降，晶体一般在原料没有使用完全时就取出，使得原料利用率较低。

有鉴于此，研发设计出一种能够解决上述技术问题的坩埚结构显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种坩埚结构，其具有能够提高原料利用率的特点。

本实用新型提供一种技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种坩埚结构，其包括坩埚盖、坩埚桶及填充柱；

所述坩埚桶用于容置原料，所述坩埚盖用于盖设于所述坩埚桶顶部的开口；

所述填充柱的口径由两端至中部逐渐减小，且所述填充柱竖直设置于所述坩埚桶内，并与所述坩埚盖的中部对应，从而占据所述坩埚桶内的部分空间。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述填充柱为石墨柱，且所述填充柱的底端与所述坩埚桶的底壁接触。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述填充柱包括第一填充部和第二填充部，所述第一填充部和第二填充部均呈圆台状设置，且所述第一填充部口径较小的一端与所述第二填充部口径较小的一端可拆卸地连接。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述填充柱还包括第三填充部，所述第三填充部呈柱状设置，且所述第三填充部的两端分别与所述第一填充部口径较小的一端以及所述第二填充部口径较小的一端可拆卸地连接，从而连接所述第一填充部和第二填充部。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述第一填充部上口径较小的一端端面和所述第三填充部的一端端面抵持。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述填充柱为实心柱，或者，所述填充柱为中空的筒状结构。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述填充柱上凸设有多条第一导热凸条，多条所述第一导热凸条依次排列设置于所述填充柱的侧面。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，多条所述第一导热凸条均水平地绕设于所述填充柱外侧面。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述坩埚桶上凸设有多条第二导热凸条，多条所述第二导热凸条依次排列设置于所述坩埚桶的内侧壁。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第九种实现方式中，多条所述第二导热凸条均水平地绕设于所述坩埚桶的内侧壁。

相比现有技术，本实用新型实施例提供的坩埚结构相对于现有技术的有益效果包括：

该坩埚结构包括坩埚盖、坩埚桶及填充柱，其中，坩埚桶用于容置原料，坩埚盖用于盖设于坩埚桶顶部的开口。而填充柱的口径由两端至中部逐渐减小，并且，填充柱竖直设置于坩埚桶内，并与坩埚盖的中部对应，从而通过填充柱占据坩埚桶内的部分空间，以使原料主要分布于靠近坩埚桶侧壁的位置，使得更多原料升华进入晶体，且避免在晶体生长完成后，坩埚桶中部位置的原料出现沙漏状的结晶，从而提高原料的利用率。

为使本实用新型的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的坩埚结构的部分剖切结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的坩埚结构的填充柱的爆炸结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的坩埚结构的填充柱为筒状结构时的部分剖切结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的坩埚结构上具有第一导热凸条时的部分剖切结构示意图。

图标：10-坩埚结构；11-坩埚盖；12-坩埚桶；122-第二导热凸条；13-填充柱；131-第一填充部；132-第二填充部；133-第三填充部；136-第一导热凸条；900-原料。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例：

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的坩埚结构10的部分剖切结构示意图。

本实用新型实施例提供一种坩埚结构10，该坩埚结构10用于以物理气相沉积法(PVT)生长碳化硅单晶，其具有能够提高原料900利用率的特点。

以下将具体介绍本实用新型实施例提供的坩埚结构10的结构组成、工作原理及有益效果。

请继续参阅图1，该坩埚结构10包括坩埚盖11、坩埚桶12及填充柱13，其中，坩埚桶12用于容置原料900，坩埚盖11用于盖设于坩埚桶12顶部的开口。而填充柱13的口径由两端至中部逐渐减小，或者说，填充柱13大致呈沙漏状设置，并且，填充柱13竖直设置于坩埚桶12内，并与坩埚盖11的中部对应，从而通过填充柱13占据坩埚桶12内的部分空间，以使原料900主要分布于靠近坩埚桶12侧壁的位置，使得更多原料900升华进入晶体，且避免在晶体生长完成后，坩埚桶12中部位置的原料900出现沙漏状的结晶，从而提高原料900的利用率。

现有的坩埚在工作中，随着晶体的生长、由于原料900及生长气氛中的硅份逐渐降低，结晶质量也随之下降，晶体一般在原料900没有使用完全时就取出，此时原料900剩余较多，并且，坩埚中进入晶体中的硅份大部分来自原料900靠近坩埚侧壁的位置，坩埚的中部位置上，剩余的原料900易呈沙漏状结晶，原料900浪费较多。而本申请提供额坩埚结构10，其通过填充柱13占据坩埚桶12的中部位置，以使原料900主要分布于靠近坩埚桶12侧壁的位置，使得更多原料900升华进入晶体，且该填充柱13呈沙漏状的，以避免在晶体生长完成后，坩埚桶12中部出现沙漏状的结晶，进一步提高原料900利用率。

进一步地，填充柱13可为石墨柱，并且填充柱13的底端与坩埚桶12的底壁接触。这样一来，可以更好的将热量从坩埚桶12的底壁引入原料900中部，加速原料900升华，加快晶体进入生长过程的进程。

需要说明的是，本实施例中填充柱13的底端嵌入坩埚桶12的底壁上，以进一步提高热传递效率。

请参阅图1和图2，图2为本实用新型实施例提供的坩埚结构10的填充柱13的爆炸结构示意图。

填充柱13可包括第一填充部131和第二填充部132，第一填充部131和第二填充部132均呈圆台状设置，且第一填充部131口径较小的一端与第二填充部132口径较小的一端可拆卸地连接，从而形成沙漏状结构，通过可拆卸的方式形成填充柱13，以便于替换填充柱13的各部分，例如，根据高温线位置以及生长温度的调整来替换第一填充部131的口径以及高度，从而适应不同工艺参数下使用。

并且，在本实施例中还可包括第三填充部133，该第三填充部133呈柱状设置，且第三填充部133的两端分别与第一填充部131口径较小的一端以及第二填充部132口径较小的一端可拆卸地连接，从而连接第一填充部131和第二填充部132。以进一步提高调整填充柱13的灵活性。

需要说明的是，在本实施例中，第一填充部131及第二填充部132与第三填充部133均为螺纹连接，以便于锁定第一填充部131、第二填充部132及第三填充部133的位置关系，且结构简单，便于制造。

并且，第一填充部131上口径较小的一端端面和第三填充部133的一端端面抵持。以提高热传递效率和热传递的均匀性。此外，第二填充部132上口径较小的一端端面也可和第三填充部133上远离第一填充部131的一端端面抵持。

请参阅图1和图3，图3为本实用新型实施例提供的坩埚结构10的填充柱13为筒状结构时的部分剖切结构示意图。

该填充柱13可为实心柱，以提高由坩埚桶12底壁传递热量至填充柱13时热传递的效率和均匀性，或者，填充柱13为中空的筒状结构，以减轻填充柱13的重量，并且，在填充柱13的中空位置也可放置稳定剂等，提高生长晶体的质量。

请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的坩埚结构10上具有第一导热凸条136时的部分剖切结构示意图。

填充柱13上可凸设有多条第一导热凸条136，多条第一导热凸条136依次排列设置于填充柱13的侧面，从而增加填充柱13侧面的表面积，提高原料900的受热面积，进一步加速原料900的升华。

并且，多条第一导热凸条136均可水平地绕设于填充柱13外侧面，以通过第一导热凸条136均匀地加热原料900。

需要说明的是，在本实施例中，多条第一导热凸条136远离填充柱13外侧面的一侧共同呈锯齿状。在其他实施例中，多条第一导热凸条136远离填充柱13外侧面的一侧也可呈波浪型等。

进一步地，坩埚桶12上也可凸设有多条第二导热凸条122，多条第二导热凸条122依次排列设置于坩埚桶12的内侧壁，从而增加坩埚桶12内壁的表面积，提高原料900的受热面积，进一步加速原料900的升华。

并且，多条第二导热凸条122均可水平地绕设于坩埚桶12的内壁，以通过第二导热凸条122均匀地加热原料900。

需要说明的是，在本实施例中，多条第二导热凸条122远离坩埚桶12内壁的一侧共同呈锯齿状。在其他实施例中，多条第二导热凸条122远离坩埚桶12内壁一侧也可呈波浪型等。

本实用新型实施例提供的坩埚结构10的工作原理是：

该坩埚结构10包括坩埚盖11、坩埚桶12及填充柱13，其中，坩埚桶12用于容置原料900，坩埚盖11用于盖设于坩埚桶12顶部的开口。而填充柱13的口径由两端至中部逐渐减小，或者说，填充柱13大致呈沙漏状设置，并且，填充柱13竖直设置于坩埚桶12内，并与坩埚盖11的中部对应，从而通过填充柱13占据坩埚桶12内的部分空间，以使原料900主要分布于靠近坩埚桶12侧壁的位置，使得更多原料900升华进入晶体，且避免在晶体生长完成后，坩埚桶12中部位置的原料900出现沙漏状的结晶，从而提高原料900的利用率。

综上所述：

本实用新型实施例提供一种坩埚结构10，其具有能够提高原料900利用率的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本实用新型也可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。并且，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种坩埚结构，其特征在于，包括坩埚盖(11)、坩埚桶(12)及填充柱(13)；

所述坩埚桶(12)用于容置原料(900)，所述坩埚盖(11)用于盖设于所述坩埚桶(12)顶部的开口；

所述填充柱(13)的口径由两端至中部逐渐减小，且所述填充柱(13)竖直设置于所述坩埚桶(12)内，并与所述坩埚盖(11)的中部对应，从而占据所述坩埚桶(12)内的部分空间。

2.根据权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，所述填充柱(13)为石墨柱，且所述填充柱(13)的底端与所述坩埚桶(12)的底壁接触。

3.根据权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，所述填充柱(13)包括第一填充部(131)和第二填充部(132)，所述第一填充部(131)和第二填充部(132)均呈圆台状设置，且所述第一填充部(131)口径较小的一端与所述第二填充部(132)口径较小的一端可拆卸地连接。

4.根据权利要求3所述的坩埚结构，其特征在于，所述填充柱(13)还包括第三填充部(133)，所述第三填充部(133)呈柱状设置，且所述第三填充部(133)的两端分别与所述第一填充部(131)口径较小的一端以及所述第二填充部(132)口径较小的一端可拆卸地连接，从而连接所述第一填充部(131)和第二填充部(132)。

5.根据权利要求4所述的坩埚结构，其特征在于，所述第一填充部(131)上口径较小的一端端面和所述第三填充部(133)的一端端面抵持。

6.根据权利要求3所述的坩埚结构，其特征在于，所述填充柱(13)为实心柱，或者，所述填充柱(13)为中空的筒状结构。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的坩埚结构，其特征在于，所述填充柱(13)上凸设有多条第一导热凸条(136)，多条所述第一导热凸条(136)依次排列设置于所述填充柱(13)的侧面。

8.根据权利要求7所述的坩埚结构，其特征在于，多条所述第一导热凸条(136)均水平地绕设于所述填充柱(13)外侧面。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的坩埚结构，其特征在于，所述坩埚桶(12)上凸设有多条第二导热凸条(122)，多条所述第二导热凸条(122)依次排列设置于所述坩埚桶(12)的内侧壁。

10.根据权利要求9所述的坩埚结构，其特征在于，多条所述第二导热凸条(122)均水平地绕设于所述坩埚桶(12)的内侧壁。

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