[实用新型]用于合成碳化硅粉料的坩埚组件

说明书

本申请公开了一种合成碳化硅粉料的坩埚组件，属于碳化硅粉料制备设置领域。该用于合成碳化硅粉料的坩埚组件，其包括：坩埚，所述坩埚至少设置一个进气孔和至少一个出气孔，所述坩埚用于盛放原料；和多孔石墨片，所述多孔石墨片设置在所述坩埚内，所述多孔石墨片覆盖所述进气孔，所述多孔石墨片的平均孔径低于所述原料的平均粒径，气流从所述进气孔流经多孔石墨片和坩埚内原料后，从所述出气孔流出。该坩埚组件，其多孔石墨片的使用既保证气体能顺利进入坩埚，又保证了粉料不会从气孔或导气管中漏出；该多孔石墨片的设置极大的改善了坩埚内气体的渗透性，有助于稳定坩埚内热场分布均匀；该坩埚组件用于大批量合成碳化硅粉料，且产率高。

技术领域

本申请涉及一种用于合成碳化硅粉料的坩埚组件，属于碳化硅粉料的制备设备领域。

背景技术

随着第三代半导体技术的发展，第三代半导体碳化硅材料的生产规模正逐步扩大。因此，为扩大产量降低成本，合成碳化硅晶锭所用的碳化硅粉料的产能也需要提升，这意味着碳化硅粉料合成坩埚的体积要增加。受电磁感应炉石英管高度的限制，感应线圈的高度有一定限制，想增大坩埚体积不能仅仅增加坩埚高度，还需增加坩埚半径。因此随着坩埚体积的增大，坩埚壁到坩埚中心位置距离增加，导致作为热源的坩埚壁与坩埚中心的温差增加。为保证坩埚中心粉料也能顺利合成合乎标准的碳化硅粉料，坩埚壁处温度势必增高，从而导致坩埚壁处原料碳化情况加剧。此外，坩埚内部气体流动也变差，影响整个工艺过程中热场的变化趋势。因此为保证坩埚内气体的流通，需要增加工艺气体的通入量。

在碳化硅晶体的制备过程中，现有技术通过向坩埚内插入气体导管来增大气体通入量。但由于制备碳化硅晶体的长晶工艺与碳化硅粉料的合成工艺的差别，直接将气体导管通入坩埚内部改变气场不适用于碳化硅粉料合成工艺。这是由于为保证碳化硅粉料的纯度，所通入的气体导管的材质优先选用石墨材料，但与晶体生长工艺不同的是粉料合成工艺中可能出现原料中的硅粉与石墨气体导管反应，导致石墨气体导管的损毁、难拆卸以及由于石墨气体导管参与反应而引起坩埚内原料配比失衡等一系列问题。

并且，现有技术中合成碳化硅粉料时，当坩埚体积大、装载原料质量较大时，坩埚内气体渗透性差，影响坩埚内部的热对流从而影响热场分布。

实用新型内容

为了解决上述问题，保证碳化硅粉料合成的产率，本申请结合了碳化硅粉料合成的工艺特点进行改进，优化设计了用于单次大批量碳化硅粉料合成工艺的坩埚组件。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于合成碳化硅粉料的坩埚组件，该坩埚组件，其多孔石墨片的使用既保证气体能顺利进入坩埚，又保证了粉料不会从气孔或导气管等漏出；极大地改善了坩埚内气体的渗透性，有助于稳定坩埚内热场分布；用于大批量合成碳化硅粉料，且合成碳化硅粉料的产率高的优良性能。

该用于合成碳化硅粉料的坩埚组件，其特征在于，其包括：

坩埚，所述坩埚至少设置一个进气孔和至少一个出气孔，所述坩埚用于盛放原料；和

多孔石墨片，所述多孔石墨片设置在所述坩埚内，所述多孔石墨片覆盖所述进气孔，所述多孔石墨片的平均孔径低于所述原料的平均粒径，气流从所述进气孔流经多孔石墨片和坩埚内原料后，从所述出气孔流出。

可选地，所述多孔石墨片的最大孔径低于所述原料的最小粒径，所述多孔石墨片的平均孔径为1-10μm，孔隙密度不低于100/cm²。

可选地，所述多孔石墨片厚度为30-80mm，优选厚度为50-60mm。由于多孔石墨片为石墨材质，在粉料合成过程中会与原料中的硅源发生反应，当石墨片低于30mm时，很容易完全与硅源反应转化为碳化硅片，硅源甚至能进一步侵蚀坩埚，从而缩短设备寿命；当多孔石墨片高于80mm时，一方面占用了过多的坩埚容积，减小了可装填料的总质量，另一方面也不利于气体扩散。

可选地，所述进气孔设置在所述坩埚的坩埚底壁，所述多孔石墨片覆盖所述坩埚底壁。