[实用新型]坩埚装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于PVT法生长碳化硅晶体的坩埚装置。

背景技术

碳化硅作为一种新型的宽禁带半导体材料，引起了广泛的关注。在高温、高频率和高功率的应用上比传统的蓝宝石和硅更为优异，碳化硅的特性主要包含高熔点、高导电性、高导热性及耐高电压等，因此成为高频率和高功率器件的重要材料，广泛应用于航空、航天、火箭、地质钻探等重要领域。

目前生长碳化硅单晶普遍采用物理气相输运法(PVT法)，将碳化硅籽晶贴在石墨坩埚盖上，石墨坩埚内装有作为生长原料的碳化硅粉源，碳化硅粉源被加热到1800-2500℃，则会升华到籽晶上，在籽晶表面降温沉积生成单晶。石墨坩埚的加热装置是一个中频电源，石墨坩埚放置于感应线圈中央，中频电源的交流电通过感应线圈产生交变磁场，石墨坩埚在交变磁场中产生涡流电而生成大量热量，从而加热碳化硅粉源和籽晶。由于导体的趋肤效应，交变感应产生的涡电流趋向坩埚壁和坩埚盖侧壁，因此在坩埚盖上热量在坩埚盖侧壁产生，由坩埚盖侧壁向坩埚盖中心传递，从而在靠近坩埚盖侧壁位置为高温区，越靠近坩埚盖中心温度越低，坩埚盖中心为低温区。由于籽晶从坩埚盖获取热量，这就使得籽晶的边缘和中心受热不均匀，具有较大的径向温度梯度。过大的径向温度梯度会造成晶体生长过程中热应力过大，容易产生微管等缺陷，也会使籽晶中心沉积的单晶多于边缘，造成晶体生长端面锥度大，不利于后期加工，特别是生长大尺寸单晶时，坩埚的直径较大，这种现象更加明显。

在背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决坩埚盖径向温度梯度大的问题，提供一种能提高籽晶受热均匀性的坩埚装置。

根据本实用新型的一个方面，一种坩埚装置，包括坩埚本体、坩埚盖和至少一个感应环。坩埚本体呈桶形，具有桶底、桶壁和顶部开口，其中所述桶底和桶壁围成用于盛放物料的容置空间；坩埚盖盖设于所述坩埚本体的顶部开口，所述坩埚盖具有朝向所述桶底的内表面和背离所述桶底的外表面；至少一个感应环同心设置于所述坩埚盖内并靠近所述坩埚的所述内表面，并且所述至少一个感应环的中心与所述坩埚盖的中心在同一条直线上。

根据本实用新型的一实施方式，所述感应环的数量为多个，在沿着由所述坩埚盖的中心向外周方向上，多个所述感应环中相邻两个所述感应环之间的距离逐渐变大；或者相邻两个所述感应环之间的距离相等。

根据本实用新型的一实施方式，所述至少一个感应环埋设在所述坩埚盖内或者固定于坩埚盖的内表面上。

根据本实用新型的一实施方式，所述坩埚盖的内表面的外周设有内凸环；和/或所述坩埚盖的外表面的外周设有外凸环。

根据本实用新型的一实施方式，所述坩埚盖内至少在中央区域设有中空部，所述中空部位于所述坩埚盖的内表面和外表面之间，所述至少一个感应环设置于所述坩埚盖内。

根据本实用新型的一实施方式，所述中空部呈圆盘形，且其圆心在所述坩埚盖的中心线上。

根据本实用新型的一实施方式，所述坩埚盖呈圆盘形，所述坩埚盖与所述中空部的半径之差为1.5～3.5厘米；和/或所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为5～20毫米。

根据本实用新型的一实施方式，所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为1.63～2.93毫米；和/或所述坩埚盖的内表面与所述中空部之间的厚度为6～16毫米。

根据本实用新型的一实施方式，所述中空部内填充有导热系数高于所述坩埚盖的填充物。

根据本实用新型的一实施方式，所述坩埚本体和/或所述坩埚盖由石墨制成，和/或所述填充物由石墨烯制成。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点和有益技术效果在于：本实用新型坩埚装置，由于在坩埚盖内并靠近所述坩埚的内表面同心设置有至少一个感应环，感应环在感应线圈加热的情况下会产生感应电流而产生感应热，这部分感应热会迅速传递至坩埚盖的内表面，所以减小了坩埚盖外周与中心的温度差，即减小了坩埚盖径向温度梯度，有效提高了坩埚盖整体的温度均匀性，能为设置于坩埚盖内表面中心处的碳化硅籽晶生成成晶体提供了良好的条件，即提高了籽晶径向温度的均匀性，减小了晶体生长过程中的热应力，从而能生长出质量高的晶体。

本实用新型中通过以下参照附图对优选实施例的说明，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明