[实用新型]一种适用于PVT法提高晶体质量的石墨坩埚

说明书

一种适用于PVT法提高晶体质量的石墨坩埚，属于晶体制备领域。本实用新型解决了现有用于物理气相运输法的长晶装置在长晶过程中容易对坩埚内部造成严重的侵蚀，缩短坩埚的使用寿命，且造成制备出的碳化硅晶体质量差的问题。本实用新型的坩埚内设有原料放置区，原料放置在原料放置区内，第一石墨隔层和第二石墨隔层设置在坩埚内，第一石墨隔层布置在第二石墨隔层的下方，第一石墨隔层和第二石墨隔层布置在原料放置区的上方，第一石墨隔层和第二石墨隔层上分别加工有多个通孔，第二石墨隔层上的通孔直径大于第一石墨隔层的通孔直径，籽晶设置在坩埚顶部内壁上。通过本实用新型的石墨坩埚有效提升了坩埚的使用寿命和晶体的生长质量。

技术领域

本实用新型涉及一种石墨坩埚，属于晶体制备领域。

背景技术

碳化硅作为一种新型的宽禁带半导体材料，具有优异的物理和电学性能，特别适合于制造高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发光及光电集成器件，在微电子和光电子领域具有极好的应用前景；

目前生长碳化硅单晶的方法有多种，其中物理气相运输(PVT)法生长晶体成本低，物理气相运输(PVT)法是产业上公认生长碳化硅晶体较为成熟的方法，已成为生长碳化硅晶体的主流方法，该生长方法实现的过程是先将碳化硅籽晶和碳化硅源粉分别置于同一个密闭坩埚的顶部和底部，底部的碳化硅源粉处于高温区，顶部的碳化硅籽晶处于低温区，在2200℃以上的高温下，底部的碳化硅源粉升华并向上输运，在低温的碳化硅籽晶处结晶；目前的物理气相运输(PVT)法制备碳化硅晶体的装置还存在以下几处缺陷：

1.现有的通过物理气相运输(PVT)法制备碳化硅晶体的坩埚，碳化硅粉料在受热分解后获得的气相是一个富硅的气相，即在晶体生长前期，坩埚内的硅气氛的分压是过高的，而过高的硅气氛会和石墨坩埚中的碳反应生成气相，在反应过程中，一方面会对石墨坩埚造成严重的侵蚀，缩短坩埚的使用寿命，另一方面若坩埚内壁受到侵蚀后会产生凹陷，坩埚形状发生变化会改变温场，温场的改变会影响晶体的生长，极易造成多型和管缺陷；

2.通过现有的晶体生长装置在制备碳化硅晶体时，晶体在生长前期会产生大量碳颗粒传输至生长表面，造成前期碳包裹体，籽晶上生长的晶体容易具有缺陷，影响碳化硅晶体的生长质量。

综上所述，亟需一种提高坩埚装置的使用寿命，长晶过程中不会对坩埚造成侵蚀且生长的晶体质量较好的石墨坩埚用以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型解决了现有用于物理气相运输法的长晶装置在长晶过程中容易对坩埚内部造成严重的侵蚀，缩短坩埚的使用寿命，且造成制备出的碳化硅晶体质量差的问题，进而公开了“一种适用于PVT法提高晶体质量的石墨坩埚”。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种适用于PVT法提高晶体质量的石墨坩埚，包括坩埚、第一石墨隔层和第二石墨隔层，坩埚内设有原料放置区，原料放置在原料放置区内，第一石墨隔层和第二石墨隔层设置在坩埚内，第一石墨隔层布置在第二石墨隔层的下方，第一石墨隔层和第二石墨隔层布置在原料放置区的上方，第一石墨隔层和第二石墨隔层上分别加工有多个通孔，第二石墨隔层上的通孔直径大于第一石墨隔层的通孔直径，籽晶设置在坩埚顶部内壁上。

优选的，所述第一石墨隔层上通孔的直径范围在1～2.5mm之间，第二石墨隔层上通孔的直径范围在4～6mm之间。

优选的，所述第一石墨隔层与第二石墨隔层之间形成碳颗粒填充区，碳颗粒填充区内填充有碳颗粒，碳颗粒的直径为3mm，碳颗粒的厚度为1cm。

优选的，所述坩埚的侧壁上安装有氮气输入管，氮气输入管与坩埚的连接处设有密封圈。

本实用新型的有益效果：