一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚的制作方法

本发明涉及碳化硅晶体相关技术领域，具体为一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚。

背景技术：

碳化硅作为碳和硅唯一稳定的化合物，热导率约为硅的4.4倍，临界击穿电场约为硅的8倍，电子的饱和漂移速度为硅的2倍。碳化硅的这些性能使其成为高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件的优选材料，可用于地面核反应堆系统的监控、原油勘探等领域的极端环境中。在碳化硅晶体生长过程中，一般利用坩埚来放置晶体。

如现有技术文献cn102732953b中，提出了一种使晶锭补充长度式生长的方法，其中上下籽晶片是粘贴在顶部和底部，我们重复试验发现，这样有很多问题，首先胶用少了不行，会掉，胶用多了，不但高温下生成焦黑物质，会对晶体有影响，而且反应后很难去除，最突出的上面的胶，如果在生长过程中掉落则导致生长失败。

但是在现有技术中，最大问题是这个下籽晶片固定的问题，如果不用粘的，则位置容易滑移，如果用胶粘，则在高温下胶会变性产生不好的物质，影响引晶过程。如果不用胶粘如何解决，如果用螺钉等物，其耐高温性能也是有限，可能还会引入杂质。

因此，需要一种完全无需胶粘，也不需要螺丝等外设固定，即可将待生长的籽晶片和晶锭完全固定的坩埚。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚，完全无需胶粘，也不需要螺丝等外设固定，即可将待生长的籽晶片和晶锭完全固定的坩埚。其仅仅使用如石墨等材料设计成特定规制，即可在不用胶和螺丝的情况下实现引晶过程的完全固定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚，包括顶盖、上籽晶片架、上压片、上籽晶压环、上籽晶片、晶锭、下籽晶压环、下籽晶片架、下压片、坩埚底筒和下籽晶片，所述坩埚底筒内侧底部安置有下籽晶片架，且下籽晶片架正中心处放置有下籽晶片，所述下籽晶片上方放置有下压片，且下压片上压有下籽晶压环，所述下籽晶压环上放置有横截面与坩埚底筒内部横截面完全相同的晶锭，所述晶锭上方压有上籽晶压环，且上籽晶压环上方放置有上压片，所述上压片上方放置有上籽晶片，且上籽晶片上方放置有上籽晶片架，所述上籽晶片架上方的坩埚底筒顶部放置有顶盖。

优选的，所述上籽晶片架的内侧底部与下籽晶片架顶部设置有环形凹槽，且两处环形凹槽分别与上压片及下压片(9)外侧凸出的边缘紧密配合。

优选的，所述上籽晶片架和上籽晶压环相互配套且设置有多组不同尺寸；所述下籽晶片架和下籽晶压环相互配套且设置有多组不同尺寸。

优选的，所述上压片设置为圆环形结构，且上压片内侧凸出的边缘与上籽晶片的尺寸相配合且压住上籽晶片的边缘，且下压片内侧凸出的边缘与下籽晶片的尺寸相配合且压住下籽晶片的边缘。

优选的，所述上籽晶片厚度范围为0.3-5mm。

优选的，所述坩埚底筒内部以晶锭的中心处为对称中心，上下结构对称。

一种电阻发碳化硅晶体生长用坩埚的装配方法，其用于装配前述的一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚，其特征在于：1)选择尺寸完全相同的一对上籽晶片和下籽晶片，先根据上籽晶片和下籽晶片厚度和外径尺寸选择对应的上籽晶片架、下籽晶片架和上压片、下压片，并根据中间放置的晶锭的高度选择合适高度的上籽晶压环和下籽晶压环，备好待用；2)在坩埚底筒之内放下下籽晶片架置于坩埚底筒底部，接着在正中放好下籽晶片，然后用下压片压住下籽晶片并保持边缘配合，并使得下籽晶片架的环形凹槽与下压片外侧凸出的边缘紧密配合，放下籽晶压环压住下籽晶片架与下压片相配合的结构；3)在下籽晶压环之上放上晶锭，在晶锭之上放上籽晶压环，在上籽晶压环之上倒着放置上压片，放上上籽晶片并保持上籽晶片与上压片内侧凸出的边缘相配合后，放置上籽晶片架，并使得上籽晶片架的环形凹槽与上压片外侧凸出的边缘紧密配合，再放上顶盖压紧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该电阻法碳化硅晶体生长用坩埚利用上下对称放置的籽晶片架、压片和籽晶压环将籽晶片和晶锭压在坩埚内，完全无需胶粘，也不需要螺丝等外设固定，并且，籽晶片架的内侧底部与籽晶压环顶部设置有环形凹槽，且环形凹槽与压片及下压片(9)外侧凸出的边缘紧密配合，适应性配合以使得籽晶片被压住不会晃动，保证了下籽晶片固定的稳定性。

附图说明

图1为本发明垂直剖面结构示意图；

图2为本发明图1中a区域放大结构示意图。

图中：1、顶盖，2、上籽晶片架，3、上压片，4、上籽晶压环，5、上籽晶片，6、晶锭，7、下籽晶压环，8、下籽晶片架，9、下压片，10、坩埚底筒，11、下籽晶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚，包括顶盖1、上籽晶片架2、上压片3、上籽晶压环4、上籽晶片5、晶锭6、下籽晶压环7、下籽晶片架8、下压片9、坩埚底筒10和下籽晶片11，坩埚底筒10内侧底部安置有下籽晶片架8，且下籽晶片架8正中心处放置有下籽晶片11，下籽晶片11上方放置有下压片9，且下压片9上压有下籽晶压环7，下籽晶压环7上放置有横截面与坩埚底筒内部横截面完全相同的晶锭6，晶锭6上方压有上籽晶压环4，且上籽晶压环4上方放置有上压片3，上压片3上方放置有上籽晶片5，且上籽晶片5上方放置有上籽晶片架2，上籽晶片架2上方的坩埚底筒10顶部放置有顶盖1，且所述顶盖1和所述上压片3将上籽晶片5压紧于顶盖中心处。

上籽晶片架2的内侧底部与下籽晶片架8顶部设置有环形凹槽，且两处环形凹槽分别与上压片3及下压片9外侧凸出的边缘紧密配合，适应性配合以使得籽晶片被压住不会晃动；上籽晶片架2和上籽晶压环4相互配套且设置有多组不同尺寸；所述下籽晶片架8和下籽晶压环7相互配套且设置有多组不同尺寸；上压片3设置为圆环形结构，且上压片3内侧凸出的边缘与上籽晶片的尺寸相配合且压住上籽晶片5的边缘，且下压片9内侧凸出的边缘与下籽晶片11的尺寸相配合且压住下籽晶片11的边缘；上籽晶片5厚度范围为0.3-5mm；坩埚底筒10内部以晶锭6的中心处为对称中心，上下结构对称；本申请的全部无需胶粘固定要点就在于为晶片和晶锭设计了完善的固定方式，上压片3及下压片9外侧凸出的边缘紧密配合，而且压片整体是圆环状的，使得上下两个晶片得到了有效地压紧，这里压片的不同内孔径可以设计很多型号，以适应不同大小的籽晶片的需要，而从高度上，为了满足不同高度的籽晶片的压紧需要，可以准备一系列的高度的压环，这个使用不同高度的压环，使得各种尺寸的晶锭都能够配合压紧，也可以根据压环的高度选择合适的晶锭，这是另一种配合方式。

一种电阻发碳化硅晶体生长用坩埚的装配方法，其用于装配所述的一种电阻法碳化硅晶体生长用坩埚，其特征在于：1)选择尺寸完全相同的一对上籽晶片5和下籽晶片11，先根据上籽晶片5和下籽晶片11厚度和外径尺寸选择对应的上籽晶片架2、下籽晶片架8和上压片3、下压片9，并根据中间放置的晶锭的高度选择合适高度的上籽晶压环4和下籽晶压环7，备好待用；2)在坩埚底筒10之内放下下籽晶片架8置于坩埚底筒10底部，接着在正中放好下籽晶片11，然后用下压片9压住下籽晶片11并保持边缘配合，并使得下籽晶片架8的环形凹槽与下压片9外侧凸出的边缘紧密配合，放下籽晶压环7压住下籽晶片架8与下压片9相配合的结构；3)在下籽晶压环7之上放上晶锭6，在晶锭6之上放上籽晶压环4，在上籽晶压环4之上倒着放置上压片3，放上上籽晶片5并保持上籽晶片5与上压片3内侧凸出的边缘相配合后，放置上籽晶片架2，并使得上籽晶片架2的环形凹槽与上压片3外侧凸出的边缘紧密配合，再放上顶盖1压紧。

在需要使用时，先根据籽晶片厚度和外径尺寸选择对应的籽晶片架和籽晶压环，然后根据中间放置的圆柱形晶锭6的高度选择上下两个压环的高度，一般而言对称放置即可，首先在坩埚底筒10内侧放下籽晶片架8，接着在正中放下籽晶片11，然后用下压片9压住，再放下籽晶压环7，在下籽晶压环7之上放上晶锭6，然后放上籽晶压环4，在上籽晶压环4之上倒着依次放置上压片3和上籽晶片5后，放置上籽晶片架2，再放上顶盖1压紧，则整个坩埚组合结构无需任何胶粘，和螺丝等物，实现了晶体生长中的完全不动，非常有利晶体生长。这里的1、顶盖，2、上籽晶片架，3、上压片，4、上籽晶压环，7、下籽晶压环，8、下籽晶片架，9、下压片，10、坩埚底筒的材质可以是本领域常见的耐高温晶体生长用材料，例如陶瓷、石墨等。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。