[发明专利]一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置

说明书

一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，它属于物理气相传输法生长单晶的技术领域。本发明包括坩埚本体，所述的坩埚本体上端设置有上盖，所述的坩埚本体内底部铺设有晶体生长源料，所述的晶体生长源料顶端放置有导流结构，所述的导流结构的上端设置有多个卡槽，所述的卡槽固定连接套筒结构的底部，所述的套筒结构的顶端设置有套筒盖，籽晶固定于所述的套筒结构的上端位置。本发明采用导流结构，将在一个坩埚本体内部放置了多个套筒结构，每个套筒结构上方分别放置了籽晶，坩埚本体在制备晶体时可以通过旋转机构绕轴旋转，保证了温场分布的均一性，实现了一个坩埚本体内多个籽晶上同时长晶，成倍提高了制备速率。

技术领域

本发明属于物理气相传输法生长单晶的技术领域；具体涉及一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置。

背景技术

第三代半导体材料是以碳化硅SiC、氮化铝AlN等为代表的宽禁带半导体材料，由于其具有宽的禁带宽度、高的击穿电场、高的热导率、高的热稳定性、耐腐蚀和耐辐射等优良的物理和化学特性，广泛应用于高频、微波功率器件、发光器件等领域。

目前，物理气相传输法(PVT，Physical Vapor Transport)被公认是生长SiC、AlN等晶体最成熟的方法之一。以物理气相传输法生长碳化硅为例，生长碳化硅的腔室中，坩埚由上部的盖和下部的锅组成，上部的盖用于固定籽晶，通常称之为籽晶托，下部的锅用于装碳化硅粉末。在生长碳化硅晶体之前，先将碳化硅籽晶通过粘合剂粘到籽晶托上，或者以紧贴方式直接机械固定在籽晶托上。晶体生长时，使生长室保持一定的温度梯度，碳化硅原料处于高温区，籽晶处于低温区。将坩埚温度升至2200℃～2500℃，使得碳化硅粉末升华，升华所产生的气相物质分解，在温度梯度的作用下从原材料表面传输到低温籽晶处，沉积结晶生成晶体。但是制备过程中只能在单个籽晶得到稳定的适合晶体沉积的温度梯度，晶体沉积速率较慢，制备成本较高。

发明内容

本发明目的是提供了能够多个晶体一次完成制备的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，包括坩埚本体，所述的坩埚本体上端设置有上盖，所述的坩埚本体内底部铺设有晶体生长源料，所述的晶体生长源料顶端放置有导流结构，所述的导流结构的上端设置有多个卡槽，所述的卡槽固定连接套筒结构的底部，所述的套筒结构的顶端设置有套筒盖，籽晶固定于所述的套筒结构的上端位置。

本发明所述的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，所述的坩埚本体为圆柱形筒状结构，所述的坩埚本体的上盖通过螺纹连接或者卡接于所述的坩埚本体的上端。

本发明所述的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，所述的坩埚本体的材料为石墨、金属钨、BN、金属Ta中的一种，所述的坩埚本体的上盖材料为石墨、金属钨、BN、金属Ta中的一种。

本发明所述的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，所述的导流结构为薄层结构，所述的导流结构的底部与所述的晶体生长源料紧密连接，所述的导流结构的底部两端与所述的坩埚本体的内部侧面边缘紧密连接，所述的导流结构为圆台形筒状结构或者圆柱形筒状结构，所述的卡槽的个数与所述的套筒结构的个数相同。

本发明所述的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，所述的导流结构的厚度为1-5mm，高度为10-15mm，所述的卡槽深度1-2mm，所述的圆台形导流结构的底角为60度，所述的导流结构的材料为石墨、金属钨、BN、金属Ta中的一种。

本发明所述的一种基于物理气相输送法晶体制备用多籽晶坩埚装置，所述的套筒结构为薄层筒状结构，所述的套筒结构的内部上端左右两侧设置有台阶，籽晶卡装在所述的套筒结构的上端台阶位置，所述的套筒结构直径大于所述的籽晶的直径0.1-1mm，所述的套筒结构的厚度为1-5mm，所述的坩埚本体的直径为所述的套筒结构直径的2.2-3倍。