[发明专利]钽制结构、测温孔结构、坩埚组件、测温孔防堵方法

说明书

本发明涉及碳化硅晶体制备技术领域，公开了一种，钽制结构、钽制结构的制备方法、测温孔结构、坩埚组件、测温孔防堵方法、碳化硅晶体制备方法。其中，坩埚组件包括：坩埚，包括坩埚体和坩埚盖；坩埚体由第一石墨制成，坩埚体包括相互之间可拆卸连接的坩埚上截和坩埚下截；坩埚盖由第二石墨制成，与坩埚体可拆卸连接并与坩埚体形成容置腔体；测温孔结构，测温孔结构设置在所述坩埚的上下两端。通过上述技术方案，利用碳化钽熔点高于碳化硅的升华温度这一特性，且碳化钽在高温下对硅与氢具有的化学惰性，有效避免了富硅气体对钽制结构内壁的腐蚀，阻碍碳化硅生成在测温孔中，这就不能提供大量的形核点供碳化硅后续的长大，避免了测温孔的堵塞。

技术领域

本发明涉及碳化硅晶体制备技术领域，具体地涉及一种钽制结构、钽制结构的制备方法、测温孔结构、坩埚组件、测温孔防堵方法、碳化硅晶体制备方法。

背景技术

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料，是继硅(Si)，砷化镓(GaAs)之后的第三代宽禁带半导体。与Si和GaAs为代表的传统半导体材料相比，SiC在工作温度、抗辐射、耐击穿电压等性能方面具有很大优势，作为目前发展最成熟的宽带隙半导体材料，SiC具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，其优异性能可以满足现代电子技术对高温、高频、高功率以及抗辐射的新要求，在LED照明、电能转换、雷达通讯等领域有着广阔的应用需求，因而被看作是半导体材料领域最有前景的材料之一。

目前，在碳化硅晶体生长方面，主要是采用籽晶在上的高温升华法，也叫物理气相传输法(PVT)。通常在PVT生长碳化硅晶体的方法中，会使用石墨坩埚装载籽晶与碳化硅原料，在石墨坩埚外侧包裹碳基软毡、硬毡等纤维状保温层，在顶部和底部保温层中央需要开测温孔用于监控坩埚温度。生长碳化硅晶体时，需要将原料加热至2200℃以上，同时籽晶控制在稍低一些的温度，原料就会从原料区升华，在籽晶处凝华成单晶。在碳化硅晶体的生长过程中，由于石墨坩埚为孔隙结构，坩埚内的气体会持续溢出，其中富硅的气氛，会腐蚀坩埚外部的碳材料并与之反应生成碳化硅，尤其是上下测温孔等气体通道处，碳化硅的生成尤其快速，这导致了测温孔极易被堵塞，使温度控制失效，进而影响晶体的高质量生长。

发明内容

本发明的目的为了解决现有PVT生长碳化硅晶体存在的温度控制失效，晶体生长质量不高的缺陷，提供了一种钽制结构、钽制结构的制备方法、测温孔结构、坩埚组件、测温孔防堵方法、碳化硅晶体制备方法，以保证晶体生长过程中温度监控的准确性、稳定性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种钽制结构，所述钽制结构包括第一本体和覆盖在所述第一本体上的碳化钽层；其中所述第一本体由铪、铌、锆、钨中的任意一种或几种金属制成。

通过上述技术方案，在将该钽制结构安装在测温孔中时，利用碳化钽熔点高于碳化硅的升华温度这一特性，且碳化钽在高温下对硅与氢具有的化学惰性，能够有效地避免富硅气体对钽制结构内壁的腐蚀，阻碍碳化硅生成在测温孔中，从而不能提供大量的形核点供碳化硅后续的长大，避免了测温孔的堵塞。

本发明第二方面提供一种钽制结构的制备方法，其特征在于，所述制备制备方法包括：将第一本体埋没在碳粉中并经过2400℃以上的高温烧结处理，以使得所述所述第一本体的外表面形成碳化钽层。

通过上述技术方案，通过该方法制备获得的钽制结构，具备熔点高、耐腐蚀、在高温下对硅与氢具有的化学惰性的特点。在将该钽制结构安装在碳化硅晶体生长的石墨坩埚上设置的测温孔中时，可以有效地避免富硅气体对钽制结构内壁的腐蚀，阻碍碳化硅形成在测温孔中，避免了测温孔的堵塞。

本发明第三方面提供一种测温孔结构，所述测温孔结构包括：

第二本体；

测温孔，贯穿所述第二本体；

权利要求1所述的钽制结构或由权利要求2制备方法获得的钽制结构，所述钽制结构设置在所述测温孔内并覆盖在所述测温孔的内壁上。