CN214233970U

CN214233970U - 用于合成碳化硅粉料的坩埚和合成碳化硅粉料的系统

Info

Publication number: CN214233970U
Application number: CN202120075205.1U
Authority: CN
Inventors: 黄首义; 张洁; 王旻峰; 付芬; 邓树军
Original assignee: Hunan Sanan Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Hunan Sanan Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2031-01-12

Abstract

本实用新型提供了一种用于合成碳化硅粉料的坩埚和合成碳化硅粉料的系统，涉及碳化硅合成装置领域。该坩埚包括坩埚盖、坩埚桶和坩埚底，坩埚桶的顶部与坩埚盖可拆卸连接，坩埚桶的底部与坩埚底可拆卸连接，坩埚盖和坩埚桶之间还设置有结晶板，结晶板与坩埚桶可拆卸连接。本申请通过设置结晶板，可以有效避免合成产物在坩埚盖面上结晶，减少对坩埚盖损耗，而结晶于结晶板上的合成产物可以通过将结晶板拆卸后进行取料。此外，坩埚底与坩埚桶可拆卸连接，可以实现直接取下坩埚底进行取料，操作方便。本申请的用于合成碳化硅粉料的坩埚组装拆卸简便，便于合成后产物的取料操作，该结构能重复使用，大大提高坩埚使用寿命。

Description

用于合成碳化硅粉料的坩埚和合成碳化硅粉料的系统

技术领域

本实用新型涉及碳化硅合成装置领域，具体而言，涉及一种用于合成碳化硅粉料的坩埚和合成碳化硅粉料的系统。

背景技术

碳化硅是继第一代半导体Si、第二代半导体GaAs之后发展起来的重要的第三代半导体材料，它具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高载流子饱、高抗辐射能力及良好的化学稳定性等的优越特性，因其本身具有的特性，第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防科技三大领域催生上万亿元潜在市场，近年来迅速渗透到照明、电子电力器件、微波射频等领域的各个角落，市场规模快速提升，在新能源汽车、汽车灯照、通用照明、电动车、5G通讯应用等领域有着广泛的应用市场，将成为未来新能源发展的方向之一。

目前碳化硅粉末的合成方式主要有：固相法、液相法和气相法。固相法是通过二氧化硅和碳发生碳热还原反应或硅粉和炭黑细粉直接在惰性气氛中发生反应而制得碳化硅细粉。可以通过机械法将艾奇逊法或ESK法冶炼的碳化硅加工成SiC细粉。目前该方法制得的细粉表面积1～15m2/g，氧化物含量1.0％左右，金属杂质含量1400～2800ppm(1ppm＝10-6)。其细度和成分取决于粉碎、酸洗等后续处理工艺和手段。碳化硅粉末也可以由竖炉或高温回转窑连续化生产，可获得高质量的b-SiC粉体。SiO2细粉与碳粉混合料在竖炉的惰性气氛中，在低于2000℃的温度下发生热还原反应，合成b-SiC粉体。所获得的碳化硅的粒度为微米级。但往往含有非反应的SiO₂和C，需进行后续的酸洗和脱碳处理。利用高温回转窑也可生产出高质量的碳化硅细粉。该方法得到的产物与石墨坩埚结合严密，取料需一层层刮下来，操作繁琐不便于大规模生产。

请参阅图1，常规的坩埚设计，包括坩埚盖和坩埚桶，粉料合成产物在内壁与底部结晶，取料操作繁琐费时。合成产物容易在坩埚盖面上结晶，对坩埚盖损耗严重，拆分不易。

鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于合成碳化硅粉料的坩埚，可有效避免合成产物在坩埚盖上结晶，同时便于对内壁和底部的合成产物进行取料。

本实用新型的目的在于提供一种合成碳化硅粉料的系统，其取料方便，便于操作。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种用于合成碳化硅粉料的坩埚，其包括坩埚盖、坩埚桶和坩埚底，所述坩埚桶的顶部与所述坩埚盖可拆卸连接，所述坩埚桶的底部与所述坩埚底可拆卸连接，所述坩埚盖和所述坩埚桶之间还设置有结晶板，所述结晶板与所述坩埚桶可拆卸连接。

在可选的实施方式中，所述结晶板与所述坩埚桶搭接、活动铰接、螺纹连接或卡接。

在可选的实施方式中，所述结晶板与所述坩埚桶搭接包括：所述坩埚桶的内侧连接有环形的挡板，所述结晶板搭设于所述挡板上。

在可选的实施方式中，所述用于合成碳化硅粉料的坩埚还包括连接环，所述坩埚桶对应于所述挡板的上侧内壁设置有内螺纹，所述坩埚盖的底部也设置有内螺纹，所述连接环设置有分别与所述坩埚桶和所述坩埚盖螺纹连接的外螺纹。

在可选的实施方式中，所述坩埚桶对应于所述挡板的上侧内壁设置有内螺纹，所述坩埚盖的底部设置有用于与所述坩埚桶螺纹连接的外螺纹，所述坩埚盖的一端抵靠于所述结晶板。

在可选的实施方式中，所述结晶板与所述坩埚桶活动铰接包括：所述结晶板的一侧与所述坩埚桶铰接，所述结晶板的另一侧与所述坩埚桶可拆卸连接，所述坩埚桶设置有外螺纹，所述坩埚盖设置有与所述坩埚桶螺纹连接的内螺纹。

在可选的实施方式中，所述坩埚桶和所述坩埚底通过螺纹密封连接。

在可选的实施方式中，所述坩埚桶的外壁设置有沟槽。

在可选的实施方式中，所述用于合成碳化硅粉料的坩埚由石墨材料制成。

第二方面，本实用新型提供一种合成碳化硅粉料的系统，其包括如前述实施方式任一项所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚。

本实用新型实施例的有益效果是：

本申请提供的用于合成碳化硅粉料的坩埚由于结晶板的设置，可以有效避免合成产物在坩埚盖面上结晶，减少对坩埚盖损耗，而结晶于结晶板上的合成产物可以通过将结晶板拆卸后进行取料，从而有效提高坩埚盖的使用寿命。此外，坩埚底与坩埚桶可拆卸连接，可以实现直接取下坩埚底进行取料，操作方便。本申请的用于合成碳化硅粉料的坩埚组装拆卸简便，便于合成后产物的取料操作，该结构能重复使用，大大提高坩埚使用寿命。

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为现有的坩埚结构；

图2为本实用新型第一实施例提供的用于合成碳化硅粉料的坩埚的结构示意图；

图3为本实用新型实施例第二实施例提供的用于合成碳化硅粉料的坩埚的结构示意图。

图标：100-用于合成碳化硅粉料的坩埚；110-坩埚盖；120-坩埚桶；121-挡板；122-沟槽；130-坩埚底；140-结晶板；150-连接环。

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。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图2，本实施例提供一种用于合成碳化硅粉料的坩埚100，尤其针对自蔓延法碳化硅粉料合成工艺而设计的坩埚结构，其包括坩埚盖110、坩埚桶120和坩埚底130。

其中，坩埚盖110设置于坩埚桶120的顶部且与坩埚桶120可拆卸连接。本申请中，通过在坩埚盖110和坩埚桶120之间设置结晶板140，结晶板140可对坩埚桶120进行闭合，实现在反应过程中，有效避免产物在坩埚盖110上结晶，并且本申请中坩埚盖110与坩埚桶120可拆卸连接，便于拆卸和提高坩埚盖110的使用寿命。

结晶板140的设置方式有多种，本申请中结晶板140可以与坩埚桶120搭接、活动铰接、螺纹连接或者卡接，只要能够实现将结晶板140设置于坩埚桶120和坩埚盖110之间即可。

作为一个典型非限制性示例，本实施例中，结晶板140与坩埚桶120搭接。具体来说，坩埚桶120的内壁连接有环形的挡板121，结晶板140搭设于挡板121上，用于合成碳化硅粉料的坩埚100还包括连接环150，坩埚桶120对应于挡板121的上侧内壁设置有内螺纹，坩埚盖110的底部也设置有内螺纹，连接环150设置有分别与坩埚桶120和坩埚盖110螺纹连接的外螺纹。本实施例中，在安装时，通过将结晶板140放置于挡板121上，挡板121可以对结晶板140起到支撑的作用，然后将连接环150通过螺纹连接固定在坩埚桶120内并实现对结晶板140进行压实，可以使得结晶板140的位置相对固定，接着再将坩埚盖110通过螺纹与连接环150进行连接实现将坩埚盖110固定于坩埚桶120的上部。

本申请中通过在坩埚桶120和坩埚盖110之间设置结晶板140，并利用挡板121和连接环150实现对结晶板140、坩埚桶120和坩埚盖110的固定，结晶板140隔开了坩埚盖110和坩埚桶120，可以避免产物在坩埚盖110上结晶，在反应完成后，可以将结晶板140拆卸以实现快速取料，同时结晶板140的设置还可以提高坩埚盖110的使用寿命。

坩埚桶120和坩埚底130可拆卸连接的方式也有多种，包括但不限于卡接、螺纹连接等等，本实施例中，优选采用螺纹连接实现将坩埚桶120和坩埚底130密封固定。螺纹连接的方式使得坩埚底130更容易拆卸，在合成反应结束后，可以拆卸以实现快速取料，操作更为方便。

进一步地，本申请中的坩埚桶120的外壁还设置有沟槽122，该沟槽122的设置可以为操作人员提供施力空间，便于操作。

本申请中的用于合成碳化硅粉料的坩埚100的所有部件，例如包括：坩埚桶120、坩埚盖110、坩埚底130、结晶板140和连接环150等均是采用石墨材料制成，本申请中石墨材料的透气性不作限制。

用于合成碳化硅粉料的坩埚100的工作原理是：在安装时，通过将坩埚底130与坩埚桶120的底部螺纹连接，将结晶板140放置于挡板121上，随后螺纹安装连接环150，连接环150的外螺纹与坩埚桶120的内螺纹连接，连接环150安装完成后，此时连接环150的一部分伸出坩埚桶120，再将坩埚盖110与连接环150进行连接。在反应完成后，粉料合成产物在内壁与底部结晶的部分，可以直接取下坩埚底130进行取料，同时由于结晶板140的设置，可以有效避免合成产物在坩埚盖110面上结晶，减少对坩埚盖110损耗，而结晶于结晶板140上的合成产物可以通过将结晶板140拆卸后进行取料，从而有效提高坩埚盖110的使用寿命。

此外，本实用新型还提供一种合成碳化硅粉料的系统，其包括该用于合成碳化硅粉料的坩埚，其取料方便，便于操作。

第二实施例

本实施例提供一种用于合成碳化硅粉料的坩埚100，尤其针对自蔓延法碳化硅粉料合成工艺而设计的坩埚结构，其包括坩埚盖110、坩埚桶120和坩埚底130。

本实施例中，用于合成碳化硅粉料的坩埚100基本与第一实施例相同，区别在于，本实施例中，不设置连接环150。

本实施例中，通过在坩埚桶120对应于挡板121的上侧内壁设置有内螺纹，坩埚盖110的底部设置有用于与坩埚桶120螺纹连接的外螺纹，坩埚盖110的一端抵靠于结晶板140。这种设计方式可以直接利用坩埚盖110实现对结晶板140进行固定。

第三实施例

请参照图3，本实施例提供一种用于合成碳化硅粉料的坩埚100，尤其针对自蔓延法碳化硅粉料合成工艺而设计的坩埚结构，其包括坩埚盖110、坩埚桶120和坩埚底130。

本实施例中，用于合成碳化硅粉料的坩埚100基本与第一实施例相同，区别在于，结晶板140与坩埚桶120的连接方式不同。

本实施例中，直接将结晶板140与坩埚桶120活动铰接，具体来说，由于结晶板140为圆形的板状结构，通过将结晶板140的一侧与坩埚桶120铰接，结晶板140的另一侧与坩埚桶120可拆卸连接，这样可以实现将结晶板140固定于坩埚桶120上，并且还可以实现将便于对结晶板140进行开合以便取料，此时，坩埚桶120设置有外螺纹，坩埚盖110设置有与坩埚桶120螺纹连接的内螺纹。

综上所述，本申请提供的用于合成碳化硅粉料的坩埚100由于结晶板140的设置，可以有效避免合成产物在坩埚盖110面上结晶，减少对坩埚盖110损耗，而结晶于结晶板140上的合成产物可以通过将结晶板140拆卸后进行取料，从而有效提高坩埚盖110的使用寿命。此外，坩埚底130与坩埚桶120可拆卸连接，可以实现直接取下坩埚底130进行取料，操作方便。本申请的用于合成碳化硅粉料的坩埚100组装拆卸简便，便于合成后产物的取料操作，该结构能重复使用，大大提高坩埚使用寿命。

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，本实用新型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。

Claims

1.一种用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，其包括坩埚盖、坩埚桶和坩埚底，所述坩埚桶的顶部与所述坩埚盖可拆卸连接，所述坩埚桶的底部与所述坩埚底可拆卸连接，所述坩埚盖和所述坩埚桶之间还设置有结晶板，所述结晶板与所述坩埚桶可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述结晶板与所述坩埚桶搭接、活动铰接、螺纹连接或卡接。

3.根据权利要求2所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述结晶板与所述坩埚桶搭接包括：所述坩埚桶的内侧连接有环形的挡板，所述结晶板搭设于所述挡板上。

4.根据权利要求3所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述用于合成碳化硅粉料的坩埚还包括连接环，所述坩埚桶对应于所述挡板的上侧内壁设置有内螺纹，所述坩埚盖的底部也设置有内螺纹，所述连接环设置有分别与所述坩埚桶和所述坩埚盖螺纹连接的外螺纹。

5.根据权利要求3所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述坩埚桶对应于所述挡板的上侧内壁设置有内螺纹，所述坩埚盖的底部设置有用于与所述坩埚桶螺纹连接的外螺纹，所述坩埚盖的一端抵靠于所述结晶板。

6.根据权利要求2所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述结晶板与所述坩埚桶活动铰接包括：所述结晶板的一侧与所述坩埚桶铰接，所述结晶板的另一侧与所述坩埚桶可拆卸连接，所述坩埚桶设置有外螺纹，所述坩埚盖设置有与所述坩埚桶螺纹连接的内螺纹。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述坩埚桶和所述坩埚底通过螺纹密封连接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述坩埚桶的外壁设置有沟槽。

9.根据权利要求1-6任一项所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚，其特征在于，所述用于合成碳化硅粉料的坩埚由石墨材料制成。

10.一种合成碳化硅粉料的系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的用于合成碳化硅粉料的坩埚。