[发明专利]一种碳化硅单晶生长用坩埚结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅单晶生长用坩埚结构。

背景技术

碳化硅单晶作为第三代半导体材料，相对于传统半导体如硅、砷化镓有非常优异的物理、化学性能。广泛应用于高压、高频、大功率领域。

碳化硅单晶生长主要的生长方法为物理气相沉积法（PVT），在2000°C以上的高温下低压生长，技术难度非常大，所以其产品价格也很高。高纯碳化硅原料作为碳化硅单晶生长中的重要原材料价格也非常高。提高原料的利用率可以有效的降低产品的成本，传统的坩埚结构的原料利用率一般在30%左右。

发明内容

针对现有技术存在的问题，发明人发现碳化硅晶体生长时原料的坩埚内温度分布为外高内低，所以中间部分的原料是不蒸发的，而且反而会沉积一部分蒸发的原料，是导致原料利用率低的主要原因。本发明的目的在于提供一种能够提高原料利用率的碳化硅单晶生长用坩埚结构。

为实现上述目的本发明一种碳化硅单晶生长用坩埚结构，包括：坩埚本体，所述坩埚本体的内腔底部中心设置有凸起的埚底凸台，所述埚底凸台的高度不凸出于碳化硅原料。

进一步，所述埚底凸台由石墨材料制成。

进一步，所述埚底凸台为圆柱形或锥台形。

进一步，所述埚底凸台的直径为坩埚本体内径的1%-90%，其高度为装碳化硅原料高度的1%-100%。

进一步，所述坩埚本体由石墨材料制成。

进一步，所述坩埚本体的底部不超出外侧的加热线圈，坩埚本体的底壁的厚度为1-200mm。

进一步，所述埚底凸台与所述坩埚本体一体制成或者分体制成。

本发明的不同之处在于碳化硅晶体生长时坩埚底部中心有突起的埚底凸台，利用锅底凸台替代了原来不蒸发的原料，同时利用石墨在高温下良好的热传导性，提高了原料中心的温度，实现了蒸发更多原料的目的。

附图说明

图1为本发明碳化硅单晶生长用坩埚结构的示意图；

其中，1埚底凸台、2坩埚本体、3碳化硅原料、4保温结构、5晶体、6加热线圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的碳化硅单晶生长用坩埚结构包括：坩埚本体2，坩埚本体2由石墨制成，包含但不限于等静压石墨、模压石墨。晶体5固定在坩埚本体2内腔的顶壁上，碳化硅原料3放置在坩埚本体2内，由加热线圈6对坩埚本体2进行加热。坩埚本体2的底部不超出外侧的加热线圈6，坩埚本体2的底厚度为1-200mm，增加厚度有助于提高导热效果。

在坩埚本体2的内腔底部中心设置有凸起的埚底凸台1，埚底凸台1的高度不凸出于装入的碳化硅原料3。埚底凸台1为圆柱形或锥台形，埚底凸台1的直径为坩埚本体2内径的1%-90%，高度为装碳化硅原料3高度的1%-100%。埚底凸台1由石墨材料制成，包含但不限于等静压石墨、模压石墨。埚底凸台1与坩埚本体2一体制成或者分体制成。

下面选取两组实验数据进行说明本发明的效果。

实例1

条件1：内尺寸Ф94x60的坩埚装810g原料进行生长，生长出晶体重量245g、失重20g，原料的利用率（（晶体重+失重）/装料量）为33%。

条件2：内尺寸Ф94x60的坩埚中加了下尺寸Ф60x50的圆柱形埚底凸台，装料量为536g，与条件1同样的工艺条件下生长，晶体重量250g、失重26g，原料利用率为51%。

实例2

条件1：内尺寸Ф94x60、坩埚底的厚度为10mm的坩埚装810g原料进行生长，生长出晶体重量245g、失重20g，原料的利用率（（晶体重+失重）/装料量）为33%。

条件2：内尺寸Ф94x60、坩埚底的厚度为30mm的坩埚中加了下尺寸Ф55/65x50的锥台形埚底凸台（见图1），装料量为540g，与条件1同样的工艺条件下生长，晶体重量270g、失重27g，原料利用率为55%。

上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。