一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种可连续生长晶体的石墨坩埚，属于长晶装置领域。


背景技术：

2.在现有技术中，碳化硅作为一种新型的宽禁带半导体材料，具有优异的物理和电学性能，特别适合于制造高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发光及光电集成器件，在微电子和光电子领域具有极好的应用前景；
3.目前，物理气相运输法是生长碳化硅单晶的方法之一，物理气相运输法的优点在于晶体生长成本低，使用物理气相运输法制备碳化硅晶体所用关键石墨部件可以重复使用20 次以上，极大的降低了碳化硅晶体的生长成本，并且物理气相运输法在制备碳化硅晶体时温度场调节灵活，轴向温度梯度是物理气相运输法生长碳化硅晶体的驱动力，其大小可以直接调控晶体生长的过饱和度、影响晶体生长速度；使用该生长方法的实现过程是：将碳化硅籽晶和碳化硅源粉分别置于同一个坩埚的顶部和底部，底部的碳化硅源粉处于高温区，顶部的碳化硅籽晶处于低温区，对底部的碳化硅源粉进行加热使其升华并向上运输，在低温的碳化硅籽晶处结晶，目前通过物理气相运输法制备碳化硅晶体的石墨坩埚还存在以下几处缺陷：
4.1.在长晶过程中，处于坩埚底部的原料逐渐减少，影响反应的稳定，造成结晶不均匀，影响碳化硅晶体的生长质量和厚度；
5.2.在长晶过程中，无法向坩埚内部持续输入原料，前期在放置原料时受到坩埚内部容积的限制，坩埚内的原料较少，导致生长出的碳化硅晶体厚度较薄；
6.3.现有的用于物理气相运输法进行结晶的坩埚内部受热不均匀，坩埚中心处以及底部受热差，原料形成气相的效果较差，浪费原料且影响晶体的生长质量。
7.综上所述，亟需一种可以持续向坩埚内部添加原料，不受坩埚内部容积限制的以及坩埚内原料受热均匀的石墨坩埚用以解决上述问题。


技术实现要素：

8.本实用新型解决了现有的用于物理气相运输法制备碳化硅晶体的石墨坩埚在生长碳化硅晶体时晶体生长不均匀，无法持续向坩埚内部输送原料影响生长晶体质量的问题，进而公开了“一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置”。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
9.本实用新型的技术方案：
10.一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，包括坩埚、供料仓、坩埚上盖、输料杆和圆筒，坩埚底部具有供料仓，坩埚与供料仓通过圆筒连通，圆筒内设置有输料杆，输料杆上环向加工有输料槽，输料杆的一端设置在坩埚内，输料杆的另一端穿过供料仓设
置在外部，坩埚和供料仓内填充有原料，坩埚顶部连接有坩埚上盖，坩埚上盖内壁上设置有籽晶。
11.进一步的，所述输料杆上连接有石墨盘，石墨盘设置在坩埚内部。
12.进一步的，所述供料仓的底面倾斜度在15
°
～25
°
范围内。
13.进一步的，所述圆筒的底面与供料仓的底面之间具有用于原料输送的空隙。
14.进一步的，所述坩埚内设置有导流罩。
15.本实用新型的有益效果：
16.1.本实用新型的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置反应稳定，生长出的碳化硅晶体均匀，碳化硅晶体的质量好、厚度高；
17.2.本实用新型的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置不受坩埚容积的限制，可以向坩埚内持续输入原料，提高碳化硅晶体的厚度；
18.3.本实用新型的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置坩埚内的原料受热均匀，不会浪费原料且原料形成气相的效果较好。
附图说明
19.图1是一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置的结构示意图。
20.图中1-坩埚，2-供料仓，3-坩埚上盖，4-原料，5-籽晶，6-输料杆，7-圆筒，8-石墨盘， 9-输料槽，10-导流罩。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，避免不必要的混淆本实用新型的概念。
22.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，包括坩埚1、供料仓2、坩埚上盖3、输料杆6和圆筒7，坩埚1 底部具有供料仓2，坩埚1与供料仓2通过圆筒7连通，圆筒7内设置有输料杆6，输料杆6上环向加工有输料槽9，输料杆6的一端设置在坩埚1内，输料杆6的另一端穿过供料仓2设置在外部，坩埚1和供料仓2内填充有原料4，坩埚1顶部连接有坩埚上盖3，坩埚上盖3内壁上设置有籽晶5，坩埚1内的原料4受热形成气相上升至籽晶5处形成碳化硅晶体，当坩埚1内的原料4较少时，旋转输料杆6，输料杆6的输料槽9将供料仓2 内的原料4输送至坩埚1内，输料杆6底部可以与手轮或电机连接，用于为输料杆6的旋转提供动力；
23.具体的，所述输料杆6上连接有石墨盘8，石墨盘8设置在坩埚1内部，在输料杆6 的顶端固定安装有石墨盘8，所述石墨盘8为矩形石墨盘，当输料杆6旋转时带动石墨盘 8旋转，石墨盘8搅拌坩埚1内的原料4，使原料4搅拌后受热均匀，并且石墨盘8具有较好的导热能力，提高坩埚1中心位置的温度，避免原料4受热不均造成原料4的浪费；
24.具体的，所述供料仓2的底面倾斜度在15
°
～25
°
范围内，供料仓2的底部设计有一定的倾斜角度，使供料仓2内部的原料4受底面倾斜角度的影响滑动至供料仓2的底部，再由输料杆6的旋转输送到坩埚1内，保证供料仓2外侧的原料4可以得到使用；
25.具体的，所述圆筒7的底面与供料仓2的底面之间具有用于原料4输送的空隙，圆筒 7的作用是为供料仓2内的原料4提供向上运输的摩擦力，提高坩埚1内的原料输入量。
26.具体的，所述坩埚1内设置有导流罩10，导流罩10通过粘接的方式固定在坩埚1的内侧壁上，导流罩10设置在原料4与籽晶5之间，其作用是对原料4受热后形成的气相起到导向的作用，使气相上升后完全附着在籽晶5上，避免原料4的浪费。
27.本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。


技术特征：
1.一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，其特征在于：包括坩埚(1)、供料仓(2)、坩埚上盖(3)、输料杆(6)和圆筒(7)，坩埚(1)底部具有供料仓(2)，坩埚(1)与供料仓(2)通过圆筒(7)连通，圆筒(7)内设置有输料杆(6)，输料杆(6)上环向加工有输料槽(9)，输料杆(6)的一端设置在坩埚(1)内，输料杆(6)的另一端穿过供料仓(2)设置在外部，坩埚(1)和供料仓(2)内填充有原料(4)，坩埚(1)顶部连接有坩埚上盖(3)，坩埚上盖(3)内壁上设置有籽晶(5)。2.根据权利要求1所述的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，其特征在于：所述输料杆(6)上连接有石墨盘(8)，石墨盘(8)设置在坩埚(1)内部。3.根据权利要求2所述的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，其特征在于：所述供料仓(2)的底面倾斜度在15
°
～25
°
范围内。4.根据权利要求3所述的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，其特征在于：所述圆筒(7)的底面与供料仓(2)的底面之间具有用于原料(4)输送的空隙。5.根据权利要求1或4所述的一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，其特征在于：所述坩埚(1)内设置有导流罩(10)。

技术总结
一种可连续生长碳化硅晶体的新型石墨坩埚装置，属于长晶装置领域。本实用新型解决了现有的用于物理气相运输法制备碳化硅晶体的石墨坩埚在生长碳化硅晶体时晶体生长不均匀，无法持续向坩埚内部输送原料影响生长晶体质量的问题。本实用新型包括坩埚、供料仓、坩埚上盖、输料杆和圆筒，坩埚底部具有供料仓，坩埚与供料仓通过圆筒连通，圆筒内设置有输料杆，输料杆上环向加工有输料槽，输料杆的一端设置在坩埚内，输料杆的另一端穿过供料仓设置在外部，坩埚和供料仓内填充有原料，坩埚顶部连接有坩埚上盖，坩埚上盖内壁上设置有籽晶。通过本实用新型的石墨坩埚生长出的碳化硅晶体质量好、厚度较高，并且可以持续向坩埚内部输入原料。原料。原料。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2022/11/28