坩埚和碳化硅单晶生成设备的制作方法

本发明的实施方式涉及碳化硅晶体生产设备。更具体地，本发明涉及一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备。

背景技术：

1、碳化硅是一种具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高载流子饱、高抗辐射能力及良好的化学稳定性的第三代半导体。目前，碳化硅单晶生长主要方式为在坩埚内进行物理气相沉积法。

2、在进行碳化硅单晶生长时，难点在于如何降低晶体中的n元素，而n元素主要来源于空气。因此，需要将坩埚生长腔室内的空气抽走，并且由氩气(ar气)替代。此换气过程依赖于坩埚材质的透气性以及坩埚各组件间的间隙情况，并且往往需要较长时间进行换气处理。现有换气处理的换气效果不佳并且难以控制，从而影响产品的生产效率和效果。

3、有鉴于此，亟需提供一种坩埚及包括该坩埚的碳化硅单晶生成设备方案，以便提高生长腔内空气处理程度，缩短换气处理时间，从而提高生产效率。

技术实现思路

1、为了解决如上述提到的一个或多个技术问题，本发明提供了一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备。

2、根据本发明的第一方面，其提供了一种坩埚，包括：坩埚盖；坩埚桶，其上盖设有所述坩埚盖，并且所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；以及换气装置，其安装于所述安装孔内；其中，所述换气装置包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口。

3、在本发明披露一些实施例中，所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。

4、在本发明披露一些实施例中，所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。

5、在本发明披露一些实施例中，所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件；并且/或者，所述气道开设于所述固定件背离所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件。

6、在本发明披露一些实施例中，所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域；所述固定件面向所述移动件的端面设有凹面，所述凹面与部分所述移动件的形状尺寸相适配；其中，所述移动件的形状尺寸被构造为在抽气操作中，所述移动件部分位于所述凹面内，且与所述气道背离所述第二开口的一端具有间隔。

7、在本发明披露一些实施例中，所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。

8、在本发明披露一些实施例中，所述移动件为圆台状结构，由所述第二开口至所述第一开口的方向上，所述移动件的直径逐渐减小；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径大于或等于所述移动件的最小直径，且小于所述移动件的最大直径。

9、在本发明披露一些实施例中，所述固定件面向所述移动件的端面设有凸台；在所述抽气操作中，所述移动件抵靠所述凸台，以使所述固定件和所述移动件之间形成分别与所述气道和所述第一开口导通的气体流通间隙。

10、在本发明披露一些实施例中，所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。

11、在本发明披露一些实施例中，所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所述锁紧孔一一对应连接。

12、根据本发明的第二方面，其提供了一种碳化硅单晶生成设备，包括：炉体；保温单元，其安装于所述炉体内，内设有安装空间，并且所述保温装置设有连通所述安装空间和所述炉体内腔的通风结构；坩埚，其安装于所述保温单元内，其包括坩埚桶和盖设于所述坩埚桶的坩埚盖、以及换气装置；所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；所述换气装置安装于所述安装孔内，其包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口；加热单元，其安装于所述炉体内，并位于所述保温单元外围；以及抽空单元，其连接于所述炉体，并用于抽吸所述炉体内腔的气体。

13、在本发明披露一些实施例中，所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。

14、在本发明披露一些实施例中，所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。

15、在本发明披露一些实施例中，所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。

16、在本发明披露一些实施例中，所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。

17、在本发明披露一些实施例中，所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条中部与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所述锁紧孔一一对应连接。

18、通过如上所提供的一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备，本披露实施例的坩埚在抽气操作时，移动件打开第一开口，并通过气道向坩埚桶外部排气，在充气时，移动件移动至封堵所述第一开口；使得在抽充气过程中的换气量远大于现有坩埚结构的换气量，操作简单，结构巧妙，能够缩短换气处理时间，提高换气效率，进而提高了单晶碳化硅的生产效率。

技术特征：

1.一种坩埚，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：

4.根据权利要求1或3所述的坩埚，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于：

6.根据权利要求1或3所述的坩埚，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的坩埚，其特征在于：

11.一种碳化硅单晶生成设备，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：

13.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：

14.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：

15.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：

16.根据权利要求15所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：

技术总结
本披露公开了一种坩埚和碳化硅单晶生成设备，涉及碳化硅晶体生产设备技术领域。坩埚包括坩埚盖、坩埚桶和换气装置；坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，安装孔具有相对的第一开口和第二开口；换气装置安装于安装孔内；换气装置包括移动件和固定件，固定件开设有气道，移动件布置成可在第一开口和固定件之间移动。在抽气操作时，移动件打开第一开口，并通过气道向坩埚桶外部排气，在充气时，移动件移动至封堵所述第一开口；使得在抽充气过程中的换气量远大于现有坩埚结构的换气量，操作简单，结构巧妙，能够缩短换气处理时间，提高换气效率，进而提高了单晶碳化硅的生产效率。

技术研发人员：王旻峰,张洁
受保护的技术使用者：湖南三安半导体有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15