[发明专利]坩埚组件和具有其的单晶生长装置

说明书

本发明公开了一种坩埚组件和具有其的单晶生长装置，坩埚组件具有内外间隔且连通的第一腔室和第二腔室，第二腔室位于第一腔室的内侧，第二腔室用于盛放原料，第一腔室内用于放置籽晶，坩埚组件具有与第一腔室连通的进气口和出气口，进气口适于通入惰性气体以带动第二腔室内的原料受热产生的气体进入第一腔室并在籽晶上沉积，出气口适于将过剩气体排出。根据本发明的坩埚组件，原料受热更加均匀，升华效果更好，此外，当碳化硅气体从第二腔室进入第一腔室后，可以防止部分碳化硅气体沉积在第一腔室的腔壁上，以使更多的碳化硅气体附着到籽晶上，有助于节约原料。

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种坩埚组件和具有其的单晶生长装置。

背景技术

相关技术中指出，碳化硅(SiC)单晶材料是目前发展较为成熟的宽禁带半导体材料，在高压、高频、高功率及耐高温等领域应用广泛。目前，新能源汽车、光伏逆变、轨道交通、特高压电网以及5G通讯中采用碳化硅功率器件的占比在逐年增多。在不久的将来，碳化硅单晶材料将成为最重要的电子材料之一。现有碳化硅晶体生长工艺中尚不成熟，现有的碳化硅晶体生长方法存在原料受热不均匀，导致不同部位产生的碳化硅气体的量不同，从而使得晶体表面的生长速度存在差异，最终导致晶体表面出现大量缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种坩埚组件，所述坩埚组件可以使原料受热均匀，可以提高原料的利用率。

本发明还在于提出一种具有上述坩埚组件的单晶生长装置。

根据本发明第一方面的坩埚组件，所述坩埚组件具有内外间隔且连通的第一腔室和第二腔室，所述第二腔室位于所述第一腔室的内侧，所述第二腔室用于盛放原料，所述第一腔室内适于放置籽晶，所述坩埚组件具有与所述第一腔室连通的进气口和出气口，所述进气口适于通入惰性气体以带动所述第二腔室内的原料受热产生的气体进入所述第一腔室并在所述籽晶上沉积，所述出气口适于将过剩气体排出。

根据本发明实施例的坩埚组件，在加热过程中，由于放置原料的第二腔室设在第一腔室的内侧，即第二腔室在空间内处于第一腔室的包围中，第二腔室整体上都处于稳定的高温环境中，这样，第二腔室各个方向和各个部位均可以稳定且均匀地接收来自第一腔室的热量，如此，第二腔室内的原料受热更加均匀，升华效果更好，此外，当碳化硅气体从第二腔室进入第一腔室后，由于第一腔室更加靠近热源，温度更高，可以防止一部分碳化硅气体沉积在第一腔室的腔壁上，以使更多的碳化硅气体沉积到籽晶上，有助于节约原料。

根据本发明的一些实施例，所述坩埚组件包括：生长坩埚，所述进气口和所述出气口均形成于所述生长坩埚；内坩埚，所述内坩埚设于所述生长坩埚内，所述内坩埚和所述生长坩埚共同限定出所述第一腔室，所述内坩埚的内侧限定出所述第二腔室，所述内坩埚上形成有至少一个连通口，至少一个所述连通口连通所述第一腔室和所述第二腔室，在所述第一腔室内的气流流动方向上，所述进气口位于所述连通口的上游侧，所述出气口位于所述连通口的下游侧。

进一步地，所述内坩埚和所述生长坩埚间隔设置，和/或，所述内坩埚和所述生长坩埚可拆卸连接。

根据本发明的一些实施例，所述连通口包括多个，多个所述连通口沿所述内坩埚的轴向间隔布置，和/或，多个所述连通口沿所述内坩埚的周向间隔布置。

在一些实施例中，所述连通口形成于所述内坩埚的周壁的上部，所述连通口位于所述内坩埚从上至下的1/3-1/2高度的位置，和/或，所述连通口形成为圆形，所述连通口的直径的取值范围为：4mm-6mm。

根据本发明的一些实施例，所述第一腔室包括：气体通道，所述气体通道由所述生长坩埚的内周壁和所述内坩埚的外周壁共同限定出，在气体的流动方向上，所述气体通道的宽度逐渐减小；籽晶安置空间，所述籽晶安置空间位于所述气体通道的下侧并与所述气体通道连通，所述籽晶设于所述籽晶安置空间。