CN219117620U - 碳化硅单晶生长坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碳化硅单晶生长坩埚，涉及长晶设备技术领域。碳化硅单晶生长坩埚包括坩埚侧壁、坩埚底壁、坩埚盖和辅助加热棒，坩埚侧壁与坩埚底壁围成容置腔，容置腔用于承载碳化硅粉末；坩埚盖盖合在坩埚侧壁的顶端，坩埚盖的内表面上形成长晶区，加热碳化硅粉末，使碳化硅粉末升华至长晶区、生长成碳化硅单晶；辅助加热棒连接在坩埚底壁上，辅助加热棒用于将坩埚底壁的热量传导至碳化硅粉末的内部，提高碳化硅粉末加热的均匀性。辅助加热棒为柱状，辅助加热棒的顶面直径小于辅助加热棒的底面直径，可以加快辅助加热棒从底部向上部传递热量的速度，提高坩埚内中心上方的碳化硅粉末的加热效率，进一步提高碳化硅粉末受热的均匀性。

Description

碳化硅单晶生长坩埚

技术领域

本实用新型涉及长晶设备技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅单晶生长坩埚。

背景技术

经发明人研究发现，现有的用于碳化硅单晶成长的坩埚是利用坩埚壁向坩埚内的碳化硅粉末导热，但是仅用坩埚壁向碳化硅粉末导热，会造成碳化硅粉末受热不均，特别是靠近坩埚壁的碳化硅粉末过热而提前碳化，从而影响长晶的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种碳化硅单晶生长坩埚，其能够提高碳化硅粉末受热的均匀性，提高长晶的质量。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供一种碳化硅单晶生长坩埚，碳化硅单晶生长坩埚包括：

坩埚侧壁，为圆筒形状；

坩埚底壁，连接在坩埚侧壁的底端，坩埚侧壁与坩埚底壁围成容置腔，容置腔用于承载碳化硅粉末；

坩埚盖，盖合在坩埚侧壁的顶端，坩埚盖的内表面上形成长晶区，加热碳化硅粉末，使碳化硅粉末升华至长晶区、生长成碳化硅单晶；

辅助加热棒，连接在坩埚底壁上，辅助加热棒为柱状，辅助加热棒的顶面直径小于辅助加热棒的底面直径，辅助加热棒用于将坩埚底壁的热量传导至碳化硅粉末的内部。

本实用新型实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚的有益效果是：

1.在利用坩埚侧壁和坩埚底壁向碳化硅粉末传热的基础上，在坩埚底壁上设置辅助加热棒，辅助加热棒能够将坩埚底壁的热量传导至碳化硅粉末的内部，提高碳化硅粉末加热的均匀性；

2.辅助加热棒为柱状，而且辅助加热棒的顶面直径小于辅助加热棒的底面直径，可以加快辅助加热棒从底部向上部传递热量的速度，提高坩埚内中心上方的碳化硅粉末的加热效率，进一步提高碳化硅粉末受热的均匀性。

在可选的实施方式中，辅助加热棒为锥台形状。

这样，辅助加热棒的结构形式简单，加工方便，辅助加热棒从底部向上部传递热量的均匀性较好。

在可选的实施方式中，辅助加热棒的高度高于碳化硅粉末的顶面。

这样，可以使辅助加热棒对整个高度的碳化硅粉末进行横向加热，提高碳化硅粉末受热的均匀性。

在可选的实施方式中，辅助加热棒的中轴线与坩埚底壁的中轴线重合。

这样，辅助加热棒、坩埚底壁和坩埚侧壁围成的容置腔为中心对称的立体空间，再通过各个实体的侧壁对容置腔内的碳化硅粉末进行导热，可以提高碳化硅粉末受热的均匀性。

在可选的实施方式中，坩埚侧壁的内径b与辅助加热棒的底面的直径之比为2～3。

这样，置于坩埚底壁中心的辅助加热棒的直径较为适中，坩埚侧壁与辅助加热棒的距离也较为适中，通过试验可以知道，坩埚侧壁与辅助加热棒之间的碳化硅粉末的温度较为均衡。

在可选的实施方式中，辅助加热棒的底面的直径与辅助加热棒的顶面的直径之比为2～4。

通过试验可以知道，辅助加热棒采用上述尺寸的锥台形状，对其周围的碳化硅粉末的导热能力较为均衡。

在可选的实施方式中，辅助加热棒的数量为多个，多个辅助加热棒围绕坩埚底壁的中心间隔均匀设置。

在可选的实施方式中，多个辅助加热棒的底面中心位于同一圆周上。

这样，设置多个辅助加热棒，可以更加均匀地加热碳化硅粉末。

在可选的实施方式中，坩埚侧壁的内径b与辅助加热棒的底面中心到坩埚底壁的中心的距离a之比e为1.5～3。

通过试验可以知道，将多个辅助加热棒按照上述位置布置，对所有的碳化硅粉末的加热更加均匀。

在可选的实施方式中，辅助加热棒的数量为奇数，辅助加热棒的数量与e成反比，辅助加热棒的数量与辅助加热棒的底面的直径成反比。

通过多次试验可以知道，将多个辅助加热棒按照上述规律布置，对所有的碳化硅粉末的加热更加均匀。

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为本实用新型第一实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚的全剖结构示意图；

图2为图1中的碳化硅单晶生长坩埚的内部结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚的全剖结构示意图；

图4为图3中的碳化硅单晶生长坩埚的内部结构示意图。

图标：100-碳化硅单晶生长坩埚；1-坩埚侧壁；2-坩埚底壁；3-坩埚盖；4-辅助加热棒；5-容置腔；200-碳化硅粉末；300-碳化硅单晶。

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1和图2，本实施例提供一种碳化硅单晶生长坩埚100，碳化硅单晶生长坩埚100包括坩埚侧壁1、坩埚底壁2、坩埚盖3和辅助加热棒4。

坩埚侧壁1与坩埚底壁2围成容置腔5，容置腔5用于承载碳化硅粉末200；坩埚盖3盖合在坩埚侧壁1的顶端，坩埚盖3的内表面上形成长晶区。辅助加热棒4连接在坩埚底壁2上。

对碳化硅单晶生长坩埚100加热，使坩埚侧壁1、坩埚底壁2和辅助加热棒4对碳化硅粉末200导热，使碳化硅粉末200升华至长晶区、生长成碳化硅单晶300。在利用坩埚侧壁1和坩埚底壁2向碳化硅粉末200传热的基础上，在坩埚底壁2上设置辅助加热棒4，辅助加热棒4能够将坩埚底壁2的热量传导至碳化硅粉末200的内部，提高碳化硅粉末200加热的均匀性。

辅助加热棒4为柱状，而且辅助加热棒4的顶面直径小于辅助加热棒4的底面直径，可以加快辅助加热棒4从底部向上部传递热量的速度，提高坩埚内中心上方的碳化硅粉末200的加热效率，进一步提高碳化硅粉末200受热的均匀性。

辅助加热棒4为锥台形状，这样，辅助加热棒4的结构形式简单，加工方便，辅助加热棒4从底部向上部传递热量的均匀性较好。

在其它实施例中，也可以将辅助加热棒4设计为下部为锥台、上部为圆柱，也能起到对碳化硅粉末200均匀加热的效果。

辅助加热棒4的高度高于碳化硅粉末200的顶面。这样，可以使辅助加热棒4对整个高度的碳化硅粉末200进行横向加热，提高碳化硅粉末200受热的均匀性。

本实施例中，辅助加热棒4的数量为一个，辅助加热棒4的中轴线与坩埚底壁2的中轴线重合。这样，辅助加热棒4、坩埚底壁2和坩埚侧壁1围成的容置腔5为中心对称的立体空间，再通过各个实体的侧壁对容置腔5内的碳化硅粉末200进行导热，可以提高碳化硅粉末200受热的均匀性。

坩埚侧壁1的内径b与辅助加热棒4的底面的直径之比为2～3。这样，置于坩埚底壁2中心的辅助加热棒4的直径较为适中，坩埚侧壁1与辅助加热棒4的距离也较为适中，通过试验可以知道，坩埚侧壁1与辅助加热棒4之间的碳化硅粉末200的温度较为均衡。

辅助加热棒4的底面的直径与辅助加热棒4的顶面的直径之比为2～4。通过试验可以知道，辅助加热棒4采用上述尺寸的锥台形状，对其周围的碳化硅粉末200的导热能力较为均衡。

本实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚100的有益效果包括：

1.在利用坩埚侧壁1和坩埚底壁2向碳化硅粉末200传热的基础上，在坩埚底壁2上设置辅助加热棒4，辅助加热棒4能够将坩埚底壁2的热量传导至碳化硅粉末200的内部，提高碳化硅粉末200加热的均匀性；

2.辅助加热棒4为柱状，而且辅助加热棒4的顶面直径小于辅助加热棒4的底面直径，可以加快辅助加热棒4从底部向上部传递热量的速度，提高坩埚内中心上方的碳化硅粉末200的加热效率，进一步提高碳化硅粉末200受热的均匀性；

3.辅助加热棒4设置的位置和尺寸可以进一步提高碳化硅粉末200受热的均匀性。

第二实施例

请参照图3和图4，本实施例提供一种碳化硅单晶生长坩埚100，其与第一实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚100结构相似，不同之处在于，辅助加热棒4的设置形式不同。

辅助加热棒4的数量为多个，多个辅助加热棒4围绕坩埚底壁2的中心间隔均匀设置。多个辅助加热棒4的底面中心位于同一圆周上。这样，设置多个辅助加热棒4，可以更加均匀地加热碳化硅粉末200。

坩埚侧壁1的内径b与辅助加热棒4的底面中心到坩埚底壁2的中心的距离a之比e为1.5～3。通过试验可以知道，将多个辅助加热棒4按照上述位置布置，对所有的碳化硅粉末200的加热更加均匀。

辅助加热棒4的数量为奇数，辅助加热棒4的数量与e成反比，辅助加热棒4的数量与辅助加热棒4的底面的直径成反比。通过多次试验可以知道，将多个辅助加热棒4按照上述规律布置，对所有的碳化硅粉末200的加热更加均匀。

本实施例中，以辅助加热棒4的数量为三个为例，三个辅助加热棒4位于同一圆周上，该圆周的圆心与坩埚底壁2的中心重合。相邻两个辅助加热棒4对应的中心角为120°。坩埚侧壁1的内径b与辅助加热棒4的底面中心到坩埚底壁2的中心的距离a之比e为2.5。

本实施例提供的碳化硅单晶生长坩埚100的有益效果包括：

1.在利用坩埚侧壁1和坩埚底壁2向碳化硅粉末200传热的基础上，在坩埚底壁2上设置辅助加热棒4，辅助加热棒4能够将坩埚底壁2的热量传导至碳化硅粉末200的内部，提高碳化硅粉末200加热的均匀性；

2.辅助加热棒4为柱状，而且辅助加热棒4的顶面直径小于辅助加热棒4的底面直径，可以加快辅助加热棒4从底部向上部传递热量的速度，提高坩埚内中心上方的碳化硅粉末200的加热效率，进一步提高碳化硅粉末200受热的均匀性；

3.将多个辅助加热棒4围绕坩埚底壁2的中心间隔均匀设置，可以进一步提高碳化硅粉末200受热的均匀性。

以上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 (10)

1.一种碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述碳化硅单晶生长坩埚包括：

坩埚侧壁(1)，为圆筒形状；

坩埚底壁(2)，连接在所述坩埚侧壁(1)的底端，所述坩埚侧壁(1)与所述坩埚底壁(2)围成容置腔(5)，所述容置腔(5)用于承载碳化硅粉末(200)；

坩埚盖(3)，盖合在所述坩埚侧壁(1)的顶端，所述坩埚盖(3)的内表面上形成长晶区，加热所述碳化硅粉末(200)，使所述碳化硅粉末(200)升华至所述长晶区、生长成碳化硅单晶(300)；

辅助加热棒(4)，连接在所述坩埚底壁(2)上，所述辅助加热棒(4)为柱状，所述辅助加热棒(4)的顶面直径小于所述辅助加热棒(4)的底面直径，所述辅助加热棒(4)用于将所述坩埚底壁(2)的热量传导至所述碳化硅粉末(200)的内部。

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)为锥台形状。

3.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)的高度高于所述碳化硅粉末(200)的顶面。

4.根据权利要求2所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)的中轴线与所述坩埚底壁(2)的中轴线重合。

5.根据权利要求4所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述坩埚侧壁(1)的内径b与所述辅助加热棒(4)的底面的直径之比为2～3。

6.根据权利要求4所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)的底面的直径与所述辅助加热棒(4)的顶面的直径之比为2～4。

7.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)的数量为多个，多个所述辅助加热棒(4)围绕所述坩埚底壁(2)的中心间隔均匀设置。

8.根据权利要求7所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，多个所述辅助加热棒(4)的底面中心位于同一圆周上。

9.根据权利要求8所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述坩埚侧壁(1)的内径b与所述辅助加热棒(4)的底面中心到所述坩埚底壁(2)的中心的距离a之比e为1.5～3。

10.根据权利要求9所述的碳化硅单晶生长坩埚，其特征在于，所述辅助加热棒(4)的数量为奇数，所述辅助加热棒(4)的数量与e成反比，所述辅助加热棒(4)的数量与所述辅助加热棒(4)的底面的直径成反比。

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