[实用新型]一种改善粉源温场的坩埚结构

说明书

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。

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：