用于碳化硅晶体生长的坩埚的制作方法

1.本技术涉及半导体材料制备技术领域，特别是涉及一种用于碳化硅晶体生长的坩埚。


背景技术：

2.碳化硅(sic)作为一种新兴的第三代半导体材料，具有优良的物理和电学特性。在电动汽车、轨道交通、智能电网、绿色能源等领域有着广泛的应用前景。
3.现有技术中，碳化硅采用物理气相传输工艺，在载有碳化硅籽晶层的载体上生长。具体地，是将碳化硅粉料和催化剂按照一定比例填入石墨坩埚中，将粘有碳化硅籽晶层的石墨盖盖在石墨坩埚的顶部，然后将盖有石墨盖的石墨坩埚装入生长炉的腔室中进行物理气相传输工艺，以获得碳化硅晶体。
4.然而，在实现本发明创造的过程中，发明人发现，现有石墨坩埚分为石墨盖和石墨埚体，装料量无法控制，如果装料量低，长出的晶体厚度薄，如果装料量过大，则使得生长过程中的气相空间过小，不利于气相分布均匀，更有可能生长后的晶体会与碳化硅粉料相接触，以上两种原因都有可能造成长晶失败；以及容易在整个坩埚盖上生长碳化硅，导致坩埚盖不易与坩埚分离。所以上述技术问题还需要进一步解决。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于，提供一种用于碳化硅晶体生长的坩埚，使其能够方解决当前坩埚中装料无法控制，以及容易造成碳化硅晶体在整个坩埚盖上生长造成坩埚盖不易分离的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：
7.本技术提供一种用于碳化硅晶体生长的坩埚，包括：
8.埚体和盖体；
9.坩埚环，所述坩埚环的第一端与所述埚体的开口可拆卸连接，所述坩埚环的第二端与所述盖体可拆卸连接；
10.导流筒，所述导流筒穿设在所述坩埚环中，所述导流筒的第一端限位在所述坩埚环的第一端的内壁处，所述导流筒的第二端与所述盖体内侧设置的籽晶生长台相配合。
11.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
12.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述坩埚环的通道从第二端至第一端逐渐减小，且所述坩埚环的第一端位置处的通道直径与所述导流筒第一端外径相同。
13.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述坩埚环的第一端和第二端均设置有内螺纹；
14.所述埚体的开口处设置外螺纹；
15.所述盖体靠近边沿位置向内侧凸出的设置一周凸沿，所述凸沿外侧一周设置外螺
纹；
16.其中，所述坩埚环与所述埚体和所述盖体螺纹连接。
17.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述坩埚环的第一端的内壁形成有第一台阶，所述坩埚环第一端的内螺纹延伸至所述第一台阶处；
18.所述埚体的开口处于外壁形成第二台阶，所述埚体的开口处的外螺纹延伸至所述第二台阶处；
19.所述坩埚环第一端端部与所述第二台阶相贴合，所述埚体的开口的端部与所述第一台阶相贴合，所述埚体的内壁与所述坩埚环的内壁相接处平滑过渡。
20.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述坩埚环的第二端的内壁形成有第三台阶，所述坩埚环第二端的内螺纹延伸至所述第三台阶处；
21.所述盖体本体与所述凸沿之间形成第四台阶，所述凸沿外侧的外螺纹延伸至所述第四台阶处；
22.所述坩埚环第二端端部与第四台阶相贴合，所述凸沿的端部与所述第三台阶相贴合。
23.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述坩埚环的数量为多个，且多个所述坩埚环的第一端至第二端的高度不同；
24.所述导流筒的数量与所述坩埚环的数量相同，且多个所述导流筒的高度与多个所述坩埚环的高度一一对应相同。
25.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述导流筒的第一端的外壁设置有第一支撑环，所述第一支撑环的外侧一周与所述坩埚环的第一端的内壁贴合，所述导流筒的第二端与所述籽晶生长台套接。
26.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述导流筒的第二端的外壁设置有第二支撑环，所述第二支撑环的外侧一周与所述盖体贴合。
27.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述导流筒的通道从第二端至第一端逐渐增大。
28.可选地，前述的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其中所述埚体、所述盖体、所述坩埚环以及所述导流筒均为石墨材质。
29.借由上述技术方案，本实用新型用于碳化硅晶体生长的坩埚至少具有下列优点：
30.本实用新型实施例提供的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其增设有坩埚环和导流筒，坩埚环的两端能够分别与埚体和盖体可拆卸连接，即可以增加坩埚的整体高度，并且可以通过设置不同高度的坩埚环使坩埚实现不同的高度，这样可以在埚体中添加适量的碳化硅物料后，使坩埚内保持一定的物理气相传输空间，以保证气相分布均匀提高碳化硅晶体产出的良率；而导流筒设置在坩埚环和盖体之间，并且导流筒的第二端是与盖体内侧的籽晶生长台相适配的，使埚体内蒸发的碳化硅气体仅能够向籽晶生长台上结晶，并沿导流筒的第二端至第一端方向生长，可以有效的避免整个盖体上均生长碳化硅晶体，进而避免了盖体与埚体因碳化硅的生长而导致的不易分离的情况发生。
31.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
32.通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
33.图1为本公开实施例的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚的剖面结构示意图；
34.图2为本公开实施例的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚的埚体的结构示意图；
35.图3为本公开实施例的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚的盖体的结构示意图；
36.图4为本公开实施例的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚的坩埚环的结构示意图；
37.图5为本公开实施例的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚的导流筒的结构示意图。
38.图中各标号为：
39.埚体1、第二台阶11、盖体2、凸沿21、第四台阶22、籽晶生长台23、坩埚环3、第一台阶31、第三台阶32、导流筒4、第一支撑环41、第二支撑环42。
具体实施方式
40.本实用新型正是用于解决上述技术问题。
41.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
42.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
43.如图1至图5所示，本实用新型的实施例一提出的一种用于碳化硅晶体生长的坩埚，包括：埚体1、盖体2、坩埚环3以及导流筒4；
44.所述坩埚环3的第一端与所述埚体1的开口可拆卸连接，所述坩埚环3的第二端与所述盖体2可拆卸连接；所述导流筒4穿设在所述坩埚环3中，所述导流筒4的第一端限位在所述坩埚环3的第一端的内壁处，所述导流筒4的第二端与所述盖体2内侧设置的籽晶生长台23相配合。
45.具体地，本实用新型实施例提供的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其主体结构不变，即埚体1和盖体2作为用于碳化硅晶体生长的坩埚的主体部分可以直接使用原有坩埚，仅需在埚体1和盖体2上分别设置能够与坩埚环3可拆卸连接的结构即可，例如设置螺纹，或者也可以设置能够过渡套接的坡口结构或变径结构。其中，埚体1优选为圆柱状、盖体2优选为圆盘状、坩埚环3优选为圆形筒状；盖体2内侧指的是盖体2扣盖在埚体1上朝向埚体1内部的一侧，盖体2内侧设置的籽晶生长台23优选为圆柱台，结构可以参考现有技术，是用于粘贴籽晶的位置。
46.坩埚环3是用于增加埚体1的整体高度的结构，即不破坏埚体1和盖体2的配合结构的情况下，通过增加坩埚环3来实现对埚体1高度的调节，进而调节用于碳化硅晶体生长的坩埚的埚体1内容置空间。坩埚环3优选为与埚体1和盖体2相同的材质。
47.导流筒4穿设在坩埚环3中，并限位在坩埚环3中，导流筒4的第二端与籽晶生长台23的配合为套接配合，这样导流筒4即给籽晶提供了生长延伸的空间，同时也将盖体2除去
籽晶生长台23的其余部位遮挡，避免碳化硅晶体在盖体2的除去籽晶生长台23的其余位置生长。导流筒4优选为与埚体1和盖体2相同的材质。
48.本实用新型实施例提供的用于碳化硅晶体生长的坩埚，其增设有坩埚环3和导流筒4，坩埚环3的两端能够分别与埚体1和盖体2可拆卸连接，即可以增加坩埚的整体高度，并且可以通过设置不同高度的坩埚环3使坩埚实现不同的高度，这样可以在埚体1中添加适量的碳化硅物料后，使坩埚内保持一定的物理气相传输空间，以保证气相分布均匀提高碳化硅晶体产出的良率；而导流筒4设置在坩埚环3和盖体2之间，并且导流筒4的第二端是与盖体2内侧的籽晶生长台23相适配的，使埚体1内蒸发的碳化硅气体仅能够向籽晶生长台23上结晶，并沿导流筒4的第二端至第一端方向生长，可以有效的避免整个盖体2上均生长碳化硅晶体，进而避免了盖体2与埚体1因碳化硅的生长而导致的不易分离的情况发生。
49.如图1和图4所示，在具体实施中，其中所述坩埚环3的通道从第二端至第一端逐渐减小，且所述坩埚环3的第一端位置处的通道直径与所述导流筒4第一端外径相同。
50.进一步地，还可以将坩埚环3的通道的第一端直径设置的与埚体1的内径相同，这样通过将坩埚环3的通道设置成第二端至第一端逐渐减小的结构，可以在与埚体1连接后保证整个坩埚内部空间以及气氛流动通道足够大的同时，还能够便于导流筒4置入坩埚环3中，并通过将导流筒4的第一端外径设置的与坩埚环3的通道第一端直径相同，进行限位。
51.如图1至图4所示，在具体实施中，其中所述坩埚环3的第一端和第二端均设置有内螺纹；所述埚体1的开口处设置外螺纹；所述盖体2靠近边沿位置向内侧凸出的设置一周凸沿21，所述凸沿21外侧一周设置外螺纹；其中，所述坩埚环3与所述埚体1和所述盖体2螺纹连接。
52.具体地，在埚体1的开口处的外壁上设置外螺纹。盖体2的凸沿21是靠近盖体2边缘一周向内侧凸出的凸沿21，也可以称之为盖沿，并在凸沿21的外侧一周设置外螺纹，其中盖体2内侧的中部设置圆柱状凸出的籽晶生长台23，且籽晶生长台23与凸沿21之间具有一定的间隙，以保证导流筒4的第二端与籽晶生长台23套接后，导流筒4的第二端能够位于籽晶生长台23和凸沿21之间。其中，坩埚环3通过两端的内螺纹与埚体1和盖体2螺纹连接。
53.进一步地，所述坩埚环3的第一端的内壁形成有第一台阶31，所述坩埚环3第一端的内螺纹延伸至所述第一台阶31处；所述埚体1的开口处于外壁形成第二台阶11，所述埚体1的开口处的外螺纹延伸至所述第二台阶11处；所述坩埚环3第一端端部与所述第二台阶11相贴合，所述埚体1的开口的端部与所述第一台阶31相贴合，所述埚体1的内壁与所述坩埚环3的内壁相接处平滑过渡。
54.所述坩埚环3的第二端的内壁形成有第三台阶32，所述坩埚环3第二端的内螺纹延伸至所述第三台阶32处；所述盖体2本体与所述凸沿21之间形成第四台阶22，所述凸沿21外侧的外螺纹延伸至所述第四台阶22处；所述坩埚环3第二端端部与第四台阶22相贴合，所述凸沿21的端部与所述第三台阶32相贴合。
55.具体地，通过上述各台阶的设置，在坩埚环3与埚体1螺纹连接后，埚体1的外表面与坩埚环3的外表面形成平滑的连接，整体看上去为埚体1外表面平滑的向上延伸；埚体1的内表面与坩埚环3之间也是平滑的连接，整体看上去为埚体1内表面平滑的向上延伸；此时可以将坩埚环3看作埚体1的锅壁延伸部分。而在坩埚环3与盖体2螺纹连接后，二者于外表面处也是平滑的连接，保证美观，使增加坩埚环3之后的整体看着与原有的坩埚外观近似，
仅是高度有增加；同时坩埚环3的内表面与盖体2凸沿21的内表面之间也是平滑的连接，即增加坩埚环3之后，埚体1内表面、坩埚环3内表面以及盖体2凸沿21内表面之间是平滑的。
56.在具体实施中，其中所述坩埚环3的数量为多个，且多个所述坩埚环3的第一端至第二端的高度不同；所述导流筒4的数量与所述坩埚环3的数量相同，且多个所述导流筒4的高度与多个所述坩埚环3的高度一一对应相同。
57.具体地，通过将坩埚环3设置为多个，并适配的设置多个导流筒4，则可以根据实际的使用需要选择不同高度的坩埚环3进行适配，方便使用，无需购买多种不同型号的坩埚，节省费用。
58.如图1和图5所示，在具体实施中，其中所述导流筒4的第一端的外壁设置有第一支撑环41，所述第一支撑环41的外侧一周与所述坩埚环3的第一端的内壁贴合，所述导流筒4的第二端与所述籽晶生长台23套接；所述导流筒4的第二端的外壁设置有第二支撑环42，所述第二支撑环42的外侧一周与所述盖体2贴合。
59.具体地，通过第一支撑环41和第二支撑环42的设置使导流筒4放置于坩埚环3内更稳固，同时用于碳化硅晶体生长的坩埚其容置物料的埚体1容积不变，而导流筒4的通道直径较埚体1的开口直径小，即在用于碳化硅晶体生长的坩埚内部，从坩埚环3的第一端开始至籽晶生长台23的通道的内径等于籽晶生长台23的直径，保证了碳化硅晶体生长仅是于籽晶生长台23上进行，并向导流筒4的长度方向延伸。
60.在具体实施中，其中所述导流筒4的通道从第二端至第一端逐渐增大。
61.具体地，通过将导流筒4的通道设置的从第二端至第一端逐渐增大，则可以保证导流筒4第二端与籽晶生长台23配合后整个导流筒4内部的通道足够大，同时还使蒸发的气氛能够更好的于导流筒4的第一端向第二端运动。
62.在具体实施中，其中所述埚体1、所述盖体2、所述坩埚环3以及所述导流筒4均为石墨材质。
63.可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
64.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
65.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
66.本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特
征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
67.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。
68.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
69.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。