[实用新型]一种制备碳化硅单晶的坩埚

说明书

本申请公开了一种制备碳化硅单晶的坩埚，属于碳化硅单晶的制备领域。该制备碳化硅单晶的坩埚包括坩埚主体和至少一个套环，所述套环设置在坩埚主体的外部，所述套环可沿坩埚主体轴向移动。本申请的坩埚在坩埚主体外侧增加螺纹及配套的套环，实现坩埚发热区的快速转换，能够快速便捷的实现热场的调整，同时大大降低碳化硅单晶、单晶衬底的制造成本。

技术领域

本申请涉及一种制备碳化硅单晶的坩埚，属于碳化硅单晶的制备领域。

背景技术

半导体碳化硅单晶材料是继以硅材料为代表的第一代半导体材料、砷化镓和磷化铟等为代表的第二代半导体材料之后的新一代半导体单晶材料。其优异的物理性能包括较大的禁带宽度、高导热系数、高临界击穿场强和高饱和电子迁移率等，是功率电子器件、微波射频器件的优选衬底材料。

碳化硅单晶材料的优异性能早在20世纪50年代就已被科学家揭晓，但直至1978年改良Lely法发明之后，电子级半导体碳化硅单晶的制备才逐渐成熟。特别是在美国CREE公司的技术引领下，碳化硅半导体材料的尺寸从最初的2英寸逐渐发展至6英寸和8英寸，材料质量也不断提高。然而，相较于材料本身的优异的物理性能和下游应用市场的迫切需求，碳化硅单晶衬底的质量提升和成本降低仍显不足。这主要是由于制备碳化硅单晶半导体材料的物理方法和技术所限。

目前，物理气相输运法(PVT)是碳化硅半导体单晶主流的制备方法。在PVT法中，使用中频感应线圈形成磁场，放置在磁场内的石墨坩埚通过感应加热形成碳化硅单晶生长的热场。石墨坩埚内部放置的生长碳化硅单晶所需的粉料在高温下升华释放出Si、Si₂C、SiC₂等气相组分并传输至籽晶处结晶。由于石墨坩埚内部的硅组分会对石墨坩埚内壁造成侵蚀，因此石墨坩埚在重复使用的过程中其所形成的热场必然会发生变化，从而影响到碳化硅晶体生长的可重复性和衬底质量的一致性。

为了解决这一问题，现有的技术包括：1、每个生长周期后进行坩埚更换，这取决于坩埚质量是否一致，且石墨坩埚成本高昂，无助于碳化硅单晶制造成本的降低。2、通常在碳化硅单晶生长周期内会进行热场和生长参数的微调，以抵消石墨坩埚损耗引起的热场变化，现有技术中部分通过移动坩埚位置来调节热场，和专利CN107604439A通过移动感应线圈进行不同生长周期的热场调节。然而，以上述技术都需要复杂的设备改造和设备控制，不利于碳化硅单晶制备成本的降低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种制备碳化硅单晶的坩埚，在坩埚主体外侧增加螺纹及配套的套环，实现坩埚发热区的快速转换，从而提高热场重复性和稳定性。本申请的坩埚结构简单、易调整，能够快速便捷的实现热场的调整，同时大大降低碳化硅单晶及碳化硅单晶、单晶衬底的制造成本。

所述的制备碳化硅单晶的坩埚，其特征在于，所述坩埚包括：坩埚主体和和至少一个套环，所述套环设置在坩埚主体的外部，所述套环可沿坩埚主体轴向移动套环。

可选地，所述套环至少为1个，也可以多个当套环组合使用。

可选地，所述坩埚主体的侧壁外表面与所述套环的内表面通过螺纹连接。作为一种实施方式，在坩埚主体侧壁外表面制作外螺纹，使坩埚主体圆柱整体呈螺杆结构；制备套环结构，套环内径与坩埚主体外径相等且套环内侧同样制备内螺纹结构，使套环整体呈与坩埚主体相匹配的螺母结构。

可选地，所述螺纹的螺距为0.2-2mm。进一步地，所述螺纹的螺距值下限选自0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.3mm或1.5mmm，上限选自0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.3mm、1.5mmm或1.7mm。本申请的螺纹螺距的设置使得套环的移动足够精准。进一步地，所述螺纹的螺距为0.3-1.5mm。