CN216688415U - 一种改善粉源温场的坩埚结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改善粉源温场的坩埚结构，包括坩埚本体与配件，所述坩埚本体内部具有粉源，所述配件为规则形状，所述配件用于插入粉源中心处，以增大粉源升华的表面积，所述配件的上端与粉源的上端平齐。本实用新型的坩埚结构可以有效调节碳化硅粉源内部温场，提高了粉源中心温度及粉源的表面积，增大了中心气氛运输速率及整体运输速率，增加晶体生长速度；并且可减少粉料的反向升华和重结晶现象；增加了中心粉源升华速率，降低粉源边缘升华速率，增加晶体凸度，减少坩埚内壁腐蚀，有利于晶体形状的控制及晶体品质的提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种坩埚，尤其涉及一种提高中心粉源升华速率，降低粉源边缘升华速率的改善粉源温场的坩埚结构。
背景技术
碳化硅单晶材料以其禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等特性，成为未来半导体材料的一大热门；品质优异的碳化硅单晶材料生长是一大核心技术。碳化硅粉源的升华速率、粉源的升华气氛控制、粉源表面重结晶现象都是碳化硅单晶生长控制工艺中的核心环节。
目前普遍采用的PVT法碳化硅单晶生长热场结构，普遍存在粉料外围升华速率快，中心重结晶等现象。导致生长的碳化硅单晶体，边缘沉积较多，中心沉积较少，容易形成品质较低的单晶体。
目前的PVT生长碳化硅单晶的方法，普遍采用粉料平铺在坩埚底部的工艺；无论是感应电源加热，还是电阻加热，均存在石墨坩埚外壁至内温度递减，在粉料及腔体内部形成外高内低，下高上低的温度梯度的现象，导致粉料边缘相比中心升华速率高，粉料正中心无法升华等问题存在。
边缘升华粉料沿石墨坩埚内壁上升，不仅加剧了坩埚内壁的腐蚀现象，亦是在籽晶表面边缘沉积较多，中心沉积较少，晶体易形成凹形，晶体品质较低。另外，粉料中心易形成反向升华和重结晶现象，加剧中心气流升华缓慢现象，晶体品质进一步降低。现有的粉料平铺工艺存在生长速率慢，坩埚内壁腐蚀严重，晶体品质差的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种改善粉源温场的坩埚结构，本实用新型的坩埚内配件可提高中心粉源升华速率，降低粉源边缘升华速率，增加晶体凸度，减少坩埚内壁石墨化，有利于晶体形状的控制及晶体品质的提升。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种改善粉源温场的坩埚结构，包括坩埚本体与配件，所述坩埚本体内部具有粉源，所述配件为规则形状，所述配件用于插入粉源中心处，以增大粉源升华的表面积，所述配件的上端与粉源的上端平齐。
在本实用新型中，本实用新型在坩埚内部的粉源中心插入一规则形状的配件，可有效增大粉源的表面积，增加粉料升华速率；亦可提高粉塬中心温度，提升中心粉料升华速率，降低了反向升华及重结晶现象，可有效控制粉料升华后的气氛流向，有利于粉料重结晶现象的控制及晶体形貌品质的控制。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件的最大高度不大于所述粉源的高度，所述配件的最大宽度不大于所述坩埚本体的宽度。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件包括半圆形、立柱型或桶型。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件为半圆形。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件的内径为50-120mm，所述配件的厚度为5-20mm。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件的弧度与所述粉源内部的等温线相配。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件为立柱型或桶型，所述配件的内径为50-120mm，所述配件的厚度为5-20mm，高度为10-100mm。
作为本实用新型的一种优选方案，所述配件的中轴线与所述坩埚本体的中轴线重合。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1)本实用新型无需对现有坩埚做太多改动，增加了一个坩埚的配件，成本低，结构简单；
2)本实用新型的坩埚结构有效调节碳化硅粉源内部温场，提高了粉源中心温度及粉源的表面积，增大了中心气氛运输速率及整体运输速率，增加晶体生长速度；并且可减少粉料的反向升华和重结晶现象；增加了中心粉源升华速率，降低粉源边缘升华速率，增加晶体凸度，减少坩埚内壁腐蚀，有利于晶体形状的控制及晶体品质的提升。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例1配件的示意图。
图3是实施例2的结构示意图。
图4是实施例2配件的示意图。
图中，1.外保温结构；2.坩埚本体；3.坩埚盖；4.籽晶；5.粉源；6.配件。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“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。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。
本实用新型提供了一种改善粉源温场的坩埚结构，包括坩埚本体2与配件6，该配件6为规则形状，包括但不限于半圆形，立柱型或者桶型。
配件6的中轴线与坩埚本体2的中轴线重合。
实施例1
参见图2，本实施例提供的配件6是半圆形的配件，其内径可以为50-120mm，(具体则根据生长晶体的尺寸调节，在本实施例中，内径取值50mm)，厚度为5-20mm(在本实施例中，厚度取值5mm)，材质为石墨或多孔石墨制成；
其中，配件6的中轴线与坩埚本体2的中轴线重合，半圆形的配件其弧形部分与粉源内部等温线相吻合(等温线的确定可通过数字模拟或者前期实验后粉料碳化程度确定)。
参见图1，将粉源5放置入坩埚本体2的内部，将配件6插入粉源5的中心位置，直至配件6的上端部与粉源5的上端部平齐，将籽晶4与坩埚盖3固定后放置在坩埚本体2的上端，通过外保温结构1开始进行正常反应。
实施例2
参见图4，本实施例提供的配件6是桶型的配件，其内径为50-120mm，(具体则根据生长晶体的尺寸调节，在本实施例中，内径取值50mm)，厚度为5-20mm(在本实施例中，厚度取值5mm)，高度为10-100mm(在本实施例中，高度取值50mm)，材质为石墨或多孔石墨制成；
其中，配件6的中轴线与坩埚本体2的中轴线重合。
参见图3，将粉源5放置入坩埚本体2的内部，将配件6插入粉源5的中心位置，直至配件6的上端部与粉源5的上端部平齐，将籽晶4与坩埚盖3固定后放置在坩埚本体2的上端，通过外保温结构1开始进行正常反应。
本实用新型的坩埚结构可以有效调节碳化硅粉源内部温场，提高了粉源中心温度及粉源的表面积，增大了中心气氛运输速率及整体运输速率，增加晶体生长速度；并且可减少粉料的反向升华和重结晶现象；增加了中心粉源升华速率，降低粉源边缘升华速率，增加晶体凸度，减少坩埚内壁腐蚀，有利于晶体形状的控制及晶体品质的提升。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，包括坩埚本体与配件，所述坩埚本体内部具有粉源，所述配件为规则形状，所述配件用于插入粉源中心处，以增大粉源升华的表面积，所述配件的上端与粉源的上端平齐。
2.根据权利要求1所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件的最大高度不大于所述粉源的高度，所述配件的最大宽度不大于所述坩埚本体的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件包括半圆形、立柱型或桶型。
4.根据权利要求1所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件为半圆形。
5.根据权利要求3所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件的内径为50-120mm，所述配件的厚度为5-20mm。
6.根据权利要求3所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件的弧度与所述粉源内部的等温线相配。
7.根据权利要求1所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件为立柱型或桶型，所述配件的内径为50-120mm，所述配件的厚度为5-20mm，高度为10-100mm。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种改善粉源温场的坩埚结构，其特征在于，所述配件的中轴线与所述坩埚本体的中轴线重合。
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| CN202123375217.5U CN216688415U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种改善粉源温场的坩埚结构 |
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| CN (1) | CN216688415U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115537926A (zh) * | 2022-12-01 | 2022-12-30 | 浙江晶越半导体有限公司 | 一种提高生长效率的大尺寸物理气相法碳化硅生长坩埚 |
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2021
- 2021-12-29 CN CN202123375217.5U patent/CN216688415U/zh active Active
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