一种碳化硅粉料合成装置的制作方法

1.本实用新型涉及碳化硅生长技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅粉料合成装置。


背景技术：

2.碳化硅是继第一代半导体硅、第二代半导体砷化镓之后发展起来的重要的第三代半导体材料，目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法为主要生长方式，已经被证明是生长碳化硅晶体最成熟的方法。将碳化硅粉料加热到2200～2500℃，在一定保护气氛下，使其升华到冷端籽晶上，结晶成为块状晶体。
3.经发明人研究发现，常规的坩埚设计，由于内部气体的逸出，尽管起到了泄压的作用，但在生长过程中会存在跳盖飞出且喷料的情况(即坩埚内部压力大，将坩埚盖顶飞)，因此不能直接将坩埚盖与坩埚锁死来避免跳盖。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种碳化硅粉料合成装置，其能够避免出现跳盖飞出的情况，也能够避免出现喷料，并且也能够使得坩埚内顺利泄压。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.第一方面，本实用新型提供一种碳化硅粉料合成装置，包括坩埚罩及坩埚，所述坩埚罩的内壁设置有限位凸台，所述坩埚设置于所述坩埚罩内，所述坩埚包括坩埚桶及坩埚盖，所述坩埚盖用于盖设于所述坩埚桶且被所述限位凸台限位。
7.本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供的一种碳化硅粉料合成装置包括坩埚罩及坩埚，坩埚罩内壁设置有限位凸台，坩埚设置于坩埚罩内，且坩埚包括坩埚桶及坩埚盖，坩埚盖用于盖设于坩埚桶且被上述限位凸台限位。该坩埚罩内的限位凸台能够防止坩埚盖的跳盖，也能够避免坩埚内出现喷料，并且也能够使得坩埚内顺利泄压。
附图说明
8.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
9.图1为本实用新型第一实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置的结构示意图；
10.图2为本实用新型第一实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置的局部剖面结构示意图；
11.图3为本实用新型第二实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置的横截面的结构示意图。
12.图标:1000-碳化硅粉料合成装置；100-坩埚；110-坩埚桶；120-坩埚盖；200-坩埚罩；210-罩体；211-限位凸台；212-通气孔；220-罩盖；230-保温件；240-增厚凸起；241-第一
弧线；242-第二弧线；243-第三弧线；300-保温桶；400-第一腔体。
具体实施方式
13.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
14.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
16.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
17.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
18.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
19.下面结合附图详细介绍本实用新型实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置的具体构造及取得的技术效果。
20.第一实施例：
21.请参考图1-图2，本实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置1000包括坩埚罩200及坩埚100。
22.其中坩埚罩200内壁设置有限位凸台211，坩埚100设置于坩埚罩200内，且坩埚100包括坩埚桶110及坩埚盖120，坩埚盖120用于盖设于坩埚桶110且被上述限位凸台211限位。具体的，当碳化硅粉料合成装置1000作业过程中，生长气氛会在热量的驱动下上浮，并且对坩埚盖120产生冲击，此时坩埚盖120将会在上浮的生长气氛冲击下脱离坩埚桶110，当坩埚盖120上升至限位凸台211时，限位凸台211将限制坩埚盖120的上升，进而坩埚盖120再盖设于坩埚桶110，由此可知，该坩埚罩200内的限位凸台211能够防止坩埚盖120的跳盖，也能够避免坩埚100内出现喷料，并且也能够使得坩埚100内顺利泄压。
23.上述坩埚罩200包括可拆卸连接的罩体210及罩盖220，该限位凸台211设置于罩体210，容易理解的，该限位凸台211位于坩埚盖120的上方，具体的，该限位凸台211设置于罩体210的内侧壁。在本实施例中，罩体210靠近罩盖220的一端开设有螺纹孔，且罩盖220设置有与罩体210相对应的螺纹孔，通过紧固件，例如螺钉穿设于罩盖220及罩体210的螺纹孔，并拧紧该螺钉，进而实现罩体210与罩盖220的螺纹连接，当然，在一些其它的实施例中，罩体210与罩盖220还可以通过其它可拆卸连接方式连接，例如罩盖220与罩体210以卡接的方式连接，并不仅限于上述的螺栓方式连接，只要能够实现罩盖220稳定的与罩体210连接即可，在此不做具体限定。
24.由于，为了避免碳化硅气氛上升至坩埚盖120时由于盖锅盖上温度较坩埚100内低而结晶，因为碳化硅结晶受到温度导向，气氛将会在温度相对低的位置结晶。因此在限位凸台211远离坩埚盖120的一侧设置有保温件230，在本实施例中，该保温件230为的材料为碳毡，即为一层保温碳毡。该保温件230设置于限位凸台211上时，能够有效的对坩埚盖120的温度进行辐射热量，进而避免碳化硅气氛在坩埚盖120出结晶。
25.在一些其它的实施例中，上述保温件230并不仅限于碳毡材料，还可以为其它材料制成，只要能够保证坩埚盖120出的温度即可，在此不做具体限定。
26.上述限位凸台211位于坩埚盖120的上方，限位凸台211与坩埚盖120的间距为h1,且间距h1小于坩埚盖120的厚度，从而确保坩埚盖120跳盖时不会脱离坩埚桶110，且能够正常回落到原本位置，详细的，在本实施例中，该限位凸台211与坩埚盖120的间距范围为2-5mm，可以理解的，在本实施例中，限位凸台211与坩埚盖的间距2mm≤h1≤5mm，该限位凸台211位于坩埚盖120上方2-5mm范围内，在此范围内，该限位凸台211一方面能够起到拖住保温件230的作用，使得保温件230靠近坩埚100，另一方面还能够起到限制坩埚盖120在跳盖时脱离坩埚桶110的最大高度，并保证坩埚盖120能够正常回落到与坩埚桶110配合的原本的位置，还能够控制保温件与坩埚盖之间的合理距离，保证保温效果。
27.在一些其它的实施例中，上述限位凸台211与坩埚盖120的间距范围并不限于上述的2-5mm，还可以小于2mm或大于5mm，只要能够保证限位凸台211上的保温件230能够辐射热量进而保证坩埚盖120的温度，避免碳化硅气氛在坩埚盖120上结晶，并能够限制坩埚盖120在跳盖时脱离坩埚桶110的最大高度，并保证坩埚盖120能够正常回落到与坩埚桶110配合的原本的位置即可，在此不做具体限定。
28.上述罩体210开设有多个通气部，通气部与上述坩埚盖120相对应，通气部与上述限位凸台211的间距为h2，并且间距h2≥间距h1，也即，该通气部到限位凸台211的距离大于等于坩埚盖120到限位凸台211的间距，并且在本实施例中，该多个通气部设置于罩体210且靠近坩埚盖120。上述通气部为多孔石墨结构或通气孔212，具体的，在本实施例中，罩体210靠近坩埚盖120的侧壁设置有通气孔212，该通气孔212能够保证坩埚桶110由于热量上升导致的压力得到及时泄压，进而避免了气氛的聚集，当然也在一定程度上保证了该装置的安全。在本实施例中，该通气孔212为八个，该八个通气孔212的孔心的连线为圆形，并且该八个通气孔212均匀分布于罩体210侧壁上。可以理解的，在其它实施例中，该通气孔212的数量并不仅限于八个，且该通气孔212并不仅限于上述布置于罩体210，还可以为其它数量的通气孔212，通气孔212也可以为其它方式布置于罩体210上，只要能够保证该装置通过该通气孔212能够起到及时泄压及避免气氛聚集的作用即可，在此不作具体限定。
29.在本实施例中，该坩埚桶110的外表面与坩埚罩200的内表面共同限定出第一腔体400，以保证导热的效果，确保反应腔室中温梯均匀，提高粉料合成质量，并且坩埚桶110及坩埚罩200均为圆筒状，且坩埚罩200的内径与坩埚桶110内径差的范围为20-30mm。并且在本实施例中，该坩埚罩200与坩埚桶110的旋转中心重合，可以理解的是，坩埚罩200与坩埚桶110旋转中心重合，且坩埚罩200与坩埚桶110的内径差在20-30mm的范围内，不仅有利用坩埚罩200与坩埚100内的温度均匀，控制碳化硅粉料合成的温度梯度，还有助于整套装置的复用，经济适用性较高。
30.在一些其它的实施例中，该坩埚罩200与坩埚桶110的内径差并不仅限于在20-30mm范围内，只要能够保证坩埚罩200与坩埚100内温度的均匀即可，在此不做具体限定。
31.在本实施例中，碳化硅粉料合成装置1000还包括保温桶300，该保温桶300内壁与坩埚罩200相贴合，可以理解的，通过保温桶300与坩埚罩200贴合，使得坩埚罩200的温度均匀，进而保证了碳化硅粉料合成的温度梯度。
32.在本实施例中，上述坩埚100与坩埚罩200的材料均为石墨，并且保温桶300的材料为碳毡。
33.在一些其它的实施例中，上述坩埚100的材料为石墨或坩埚罩200的材料为石墨，或保温桶300的材料问碳毡。在此对上述材料不做具体限定，只要能够实现碳化硅粉料合成能够顺利进行即可。
34.综上所述，本实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置1000能够通过限位凸台211放置坩埚100在合成碳化硅粉料时发生跳盖，限位凸台211上还放置有一层材料为碳毡的保温层，能够有效的保证坩埚盖120周围的温度梯度，并且罩体210上均匀设置有八个通气孔212，能够保证坩埚桶110由于热量上升导致的压力得到及时泄压，进而避免了气氛的聚集，当然也在一定程度上保证了该装置的安全。
35.第二实施例：
36.坩埚罩200内壁间隔设置有多个增厚凸起240，增厚凸起240沿坩埚罩200的长度方向延伸，且长度方向与上述的第一腔体400的轴线平行。并且该增厚凸起240的横截面为波浪形或锯齿形，请参考图3，在本实施例中，增厚凸起240的横截面为波浪形，具体地，该增厚凸起240横截面包括相连接的第一线段、第二线段及第三线段，该第一线断沿靠近坩埚桶110外壁的方向延伸，第二线段抵持于坩埚桶110外壁，第三线段沿远离坩埚桶110外壁的方向延伸。具体的，第一线段为向坩埚罩200凸设的第一弧线241，第二线段为向坩埚桶110凸设的第二弧线242，第三线段为向坩埚罩200凸设的第三弧线243。可以理解的是，通过增厚凸起240，进而缩小坩埚100与坩埚罩200之间的空间，能够提高泄压时的压力，有助于加速气氛流动，使气氛能够快速排出，避免在坩埚100与坩埚罩200内聚集而结晶，并且上述增厚凸起240沿坩埚罩200圆周均匀分布，能够保证坩埚100各方向温度的均匀。
37.在一些其它的实施例中，该增厚凸起240并不仅限于上述结构，还可以为其它结构均匀分布于坩埚罩200内壁的圆周上，只要能够实现缩小坩埚100与坩埚罩200间的空间，提高泄压时的压力，并且保持坩埚100个方向温度的均匀即可，在此不做具体限定。
38.在另一些其它实施例中，至少三个增厚凸起240抵持于坩埚桶110的外壁，至少三个增厚凸起240用于维持坩埚桶110与坩埚罩200的轴线重合，例如，当有三个增厚凸起与坩埚桶110抵持时，该三个增厚凸起240均匀分布于坩埚罩200的内壁，且该三个增厚凸起240
与坩埚桶110抵持处的连线的横截面呈等腰锐角三角形，以使得坩埚桶110与坩埚罩200的轴线重合。
39.在本实施例中，坩埚罩200内壁除了设置有增厚凸起240外，其它结构均与第一实施例一致，也就是说，本实施例中具备第一实施例中所有的有益效果，且第二实施例较第一实施例坩埚罩200内壁多出增厚凸起240。
40.综上所述，本实施例提供的一种碳化硅粉料合成装置1000出了第一实施例中的有益效果以外，该增厚凸起240还能够缩小坩埚100与坩埚罩200之间的空间，能够提高泄压时的压力，有助于加速气氛流动，使气氛能够快速排出，避免在坩埚100与坩埚罩200内聚集而结晶，并且上述增厚凸起240沿坩埚罩200圆周均匀分布，能够保证坩埚100个方向温度的均匀。
41.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。