[发明专利]一种用于第三代半导体晶体生长的TaC涂层坩埚及制备方法

权利要求书

1.一种用于第三代半导体晶体生长的TaC涂层坩埚的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取石墨坩埚为基体，并对石墨坩埚进行预处理；所述石墨坩埚的热膨胀系数为2.8×10^-6/℃～8.5×10^-6/℃，灰分≤5000ppm，体积密度在1.5～2.5g/cm³之间；

S2：以钠盐和钾盐为熔盐介质，以K₂TaF₇和金属Ta粉为反应物，将熔盐介质和反应物混合，获得熔盐混合物；所述熔盐介质与所述反应物的质量比为(1:10)～(20:1)；所述反应物中K₂TaF₇和金属Ta粉的质量比为(1:10)～(20:1)；

将经过S1的石墨坩埚包埋进所述熔盐混合物中，进行熔盐反应，随炉冷却至室温，得到覆有预涂层的坩埚生坯；

S3：在真空或者惰性气氛下，对所述坩埚生坯进行烧结，随炉冷却至室温后，得到TaC涂层坩埚；所述烧结为在惰性气氛或真空10Pa以下条件下，以5～50℃/min升温至1800～2500℃，保温1～5h。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述预处理具体为：

对石墨坩埚表面打磨抛光至表面粗糙度≤10μm，用乙醇或水超声清洗5～60min，用去离子水煮沸10min，重复超声清洗至去离子水煮沸的过程3次，烘干待用。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述熔盐反应在电阻或感应炉中惰性气氛下进行，以3～20℃/min从室温升温至800～1500℃，保温1～10h。

4.如权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述坩埚生坯在进行步骤S3之前，要经流水冲洗，冲洗时间不低于2h，再水煮沸5～30min，重复冲洗和煮沸的过程3次。

5.一种用于第三代半导体晶体生长的TaC涂层坩埚，其特征在于，由权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到；所述TaC涂层坩埚包括基体和TaC涂层，所述基体为石墨坩埚，所述TaC涂层生长在所述石墨坩埚的表面；所述TaC涂层与基体为反应结合，界面结合强度在3～8MPa之间。

6.如权利要求5所述的TaC涂层坩埚，其特征在于，所述TaC涂层的厚度为5～100μm，晶粒尺寸为2～20μm，晶粒无择优取向。