[发明专利]一种单晶生长的坩埚和方法

说明书

本发明提供了一种单晶生长的坩埚和方法，属于晶体生长技术领域。本发明提供的坩埚包括坩埚本体，所述坩埚本体包括保温结构，置于所述保温结构内部的加热坩埚，置于所述加热坩埚内部的生长坩埚；所述保温结构与加热坩埚底部相互接触，所述加热坩埚和生长坩埚底部相互接触；所述保温结构和加热坩埚的侧壁之间、所述加热坩埚和生长坩埚的侧壁之间有空隙。本发明的坩埚在加热坩埚和生长坩埚之间设置空隙并有气流通过，将从生长坩埚扩散出来的气氛由两层坩埚间的气流直接带出坩埚，避免了生长坩埚内挥发的气氛对加热坩埚以及保温结构的腐蚀，极大的延长了加热坩埚及保温材料的寿命；同时，保证了生长坩埚内的热场稳定，进而提高单晶生长的稳定性。

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，尤其涉及一种单晶生长的坩埚和方法。

背景技术

SiC材料以其特有的大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特性，成为制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波发光及光电集成器件的理想材料。SiC材料独特的物理性能决定了其在人造卫星、火箭、雷达、通讯、战斗机、无干扰电子点火装置、喷气发动机传感器等重要领域的应用。因此，各国家都投入了大量的人力物力对SiC材料进行相关技术研究。

大直径SiC晶体常用的制备方法是物理气相传输法(Physical Vapor Transport，PVT)，设备为PVT单晶炉，将SiC粉料放在密闭的石墨坩埚底部，坩埚顶部固定一个籽晶，坩埚外部放置石墨保温材料；采用中频感应将坩埚加热，粉料达到升华点，产生Si、C、SiC₂、Si₂C分子，其在轴向温度梯度的驱动下从原料表面传输到籽晶表面，在籽晶表面凝结，缓慢结晶，达到生长晶体的目的。

传统PVT生长SiC晶体过程中，Si气氛从坩埚的孔隙中溢出，侵蚀坩埚和保温材料，造成坩埚和保温材料的不断损耗，且坩埚内温度场的温度梯度不断变化，难以保证晶体生长过程的稳定性及炉次间的一致性，造成SiC晶体的成品率低、一致性差；而且坩埚中取晶体及重新填料过程消耗时间长，造成设备开机率不饱满，最终导致SiC单晶晶圆价格成本高，限制其商业化推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单晶生长的坩埚和方法，本发明提供的坩埚，能够有效缓解生长坩埚和保温材料的损耗，且利用该坩埚制备的单晶成品率高，且不同炉次所得单晶一致性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种单晶生长的坩埚，包括保温结构1，置于所述保温结构1内部的加热坩埚2，置于所述加热坩埚2内部的生长坩埚3；所述保温结构1与加热坩埚2底部相接触，所述生长坩埚3底部边缘部分与加热坩埚2底部相接触；

所述保温结构1包括保温结构本体1-1和与保温结构本体相匹配的保温结构盖1-2；所述加热坩埚2包括加热坩埚本体2-1和与加热坩埚本体相匹配的加热坩埚盖2-2；所述生长坩埚3包括生长坩埚本体3-1和与生长坩埚本体相匹配的生长坩埚盖3-2；

所述保温结构1和加热坩埚2的侧壁之间、所述加热坩埚2和生长坩埚3的侧壁之间有空隙，分别为第一空隙A和第二空隙B；

所述保温结构本体1-1的底部中心和加热坩埚本体2-1的底部中心设有通气孔E；

所述生长坩埚本体3-1的底部中央区域与加热坩埚本体2-1的底部之间有第三空隙C；

所述加热坩埚本体2-1的底部设置通气管道D连通所述第二空隙B和第三空隙C；所述通气孔E、第三空隙C和通气管道D连通；

所述保温结构盖1-2的中央设置通气孔G；

所述加热坩埚盖2-2上设置有通气孔F；

所述保温结构、加热坩埚和生长坩埚同轴设置。