專(zhuān)利名稱(chēng)：多組件陶瓷坩堝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于元素提純、化合及半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的坩堝，例如分子束外延(MBE)瀉流室或源容器，尤其是包括構(gòu)成單一體的多組件的坩堝。本發(fā)明還提供了制造這種坩堝的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
陶瓷材料例如熱解氮化硼(pBN)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、純度和化學(xué)惰性使其成為對(duì)元素提純、化合以及半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)有吸引力的容器材料。取決于用途及所需坩堝容量，坩堝可具有如美國(guó)專(zhuān)利No.5,158,750中公開(kāi)的直壁圓柱形構(gòu)形；如美國(guó)專(zhuān)利No.5,759,646中公開(kāi)的直的但為錐形壁的構(gòu)形；如美國(guó)專(zhuān)利No.4,946,542中公開(kāi)的在其直壁上有階躍或縮進(jìn)部分；或如美國(guó)專(zhuān)利No.5,932,294中公開(kāi)的用于MBE瀉流室的在底部和圓錐形頂部之間具有細(xì)頸的單組件坩堝的負(fù)拉伸坩堝。
PBN坩堝是用現(xiàn)有技術(shù)中的已知工藝制造的，即，通過(guò)首先制備具有所需坩堝形狀的型芯；在型芯上沉積氮化硼直至獲得所需厚度的氮化硼；并且最后，從型芯上移走氮化硼坩堝。通常用石墨作為型芯材料。對(duì)具有直或錐形器壁(比底端大的頂端)的坩堝，由于其熱收縮系數(shù)，石墨以比pBN高的比率收縮，可以相對(duì)容易地脫除石墨型芯而使pBN坩堝從型芯移走。但是，對(duì)在坩堝壁上具有縮進(jìn)或曲線部分例如坩堝壁的頸，則必須設(shè)計(jì)如美國(guó)專(zhuān)利No.5,827,371中公開(kāi)的分裂成為多個(gè)組件的指定型芯以移走型芯的頂部。至于底部部分，另一個(gè)工序步驟是將坩堝加熱至300-750℃40小時(shí)以氧化型芯底部部分，由此破壞石墨型芯的底部部分并及形成單一體單塊pBN坩堝。
本發(fā)明涉及一種包括形成單一體的多組件的陶瓷坩堝，以及由許多組件制造單一體坩堝而無(wú)需從坩堝破壞并除去復(fù)雜石墨型芯的加熱步驟的方法。

發(fā)明內(nèi)容
開(kāi)發(fā)了一種可在分子束外延(MBE)瀉流室應(yīng)用中使用的單一體氮化硼坩堝。該坩堝由沿其圓周連接起來(lái)的至少兩部分構(gòu)成，并且通過(guò)包含熱解氮化硼或熱解石墨的至少一層涂層密封接頭。在一個(gè)實(shí)施方案中，將涂層模制形成預(yù)定的幾何形狀，該涂層具有適宜形成用來(lái)接受DC或AC電流以加熱坩堝的至少一個(gè)電極的至少兩個(gè)單獨(dú)的末端。
本發(fā)明還涉及一種用于制備單一體坩堝的方法，包括步驟a)在至少兩個(gè)不同型芯的表面上沉積熱解氮化硼(pBN)以形成坩堝的至少兩個(gè)構(gòu)件；b)將型芯從pBN構(gòu)件移走；c)沿圓周將這些構(gòu)件連接起來(lái)形成單一體坩堝；和d)在接頭表面上沉積包含熱解氮化硼或熱解石墨的涂層以密封兩構(gòu)件之間的接頭。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明具有頂部和底部的多組件坩堝的實(shí)施方案的剖面圖。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明的多組件坩堝第二個(gè)實(shí)施方案的剖面圖，具有頂部、底部和連接頂部和底部的中間組件的3個(gè)組件，形成一單一體。
圖2A是本發(fā)明多組件坩堝第二個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。
圖2B是圖2A的多組件坩堝的透視圖。
圖3是本發(fā)明多組件坩堝的另一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。
圖4是顯示一個(gè)實(shí)施方案的坩堝當(dāng)裝有熔融鋁時(shí)的熱循環(huán)示意圖。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)在本文使用時(shí)，近似措辭可用來(lái)修飾任何可變但不給其所涉及的基本功能帶來(lái)變化的定量表述。因此，由一個(gè)術(shù)語(yǔ)或一些術(shù)語(yǔ)如“約”和“基本上”修飾的值，有時(shí)可不限于指定的精確值。
當(dāng)在本文使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“坩堝”可與用于元素提純、化合、半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)及通過(guò)分子束外延(MBE)的金屬和摻雜劑的沉積的“容器”或“器皿”互換使用。術(shù)語(yǔ)“多組件”可與“多構(gòu)件”或“多個(gè)構(gòu)件”互換使用，以指代構(gòu)成本發(fā)明單一體(或單組件、單體)坩堝的多個(gè)組件。
通過(guò)描述其制造工藝并參考其附圖，本發(fā)明坩堝的實(shí)施方案說(shuō)明如下。
坩堝實(shí)施方案圖1A說(shuō)明了包括2個(gè)獨(dú)立組件的本發(fā)明坩堝10的一個(gè)實(shí)施方案。第一組件是具有帶側(cè)壁13、位于側(cè)壁13一端的封閉端底14、以及具有圓周51的開(kāi)放頂部的基本為圓柱構(gòu)形的底部部件12。第二組件是具有帶圓周41的開(kāi)放底部、帶有錐形器壁的頂部連接于向外伸展的環(huán)形邊緣16的負(fù)拉伸錐形壁15的具有圓周40的頂部或口的頂部部件11。在一個(gè)實(shí)施方案中，錐形壁15與向外伸展的環(huán)形邊緣16形成45°角。
在一個(gè)實(shí)施方案中，頂部和底部部件的圓周41和51各自具有略微不同的直徑或尺寸以使這兩個(gè)部件沿其圓周彼此重疊，即，具有圓周41的頂部部件覆蓋具有圓周51的底部部件至圖中的A-A′線。在另一實(shí)施方案中(未示出)，對(duì)置于底部部件中的頂部的底出現(xiàn)相反情況，即，底部部件覆蓋頂部的底。在又一實(shí)施方案中(未示出)，頂部和底部?jī)蓚€(gè)部件大小或直徑近似相等以使頂部和底部沿圓周彼此鄰接。
為形成單-組件的單一體坩堝，在用以密封的重疊(或鄰接)的頂部和底部部件上形成一包括熱解石墨或熱解氮化硼的外涂層，覆蓋接合處的任何縫隙或開(kāi)口并進(jìn)一步為坩堝提供支撐和結(jié)構(gòu)完整性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，外涂層(如由圖1A中的灰色區(qū)域限定)僅對(duì)坩堝的部分長(zhǎng)度覆蓋坩堝體的一部分(如由B-B′線限定)。
在如圖1B所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案中，頂部和底部部件具有近似相同的圓周并沿圓周41和51彼此鄰接放置。然而，坩堝還包括一具有大小比頂部和底部圓周略大的圓周61的第三部件18以將底部和頂部部件11和12兩者都覆蓋。在連接頂部和底部部件中，中間部件18提供支撐和結(jié)構(gòu)完整性。外涂層(未示出)覆蓋重疊部分或鄰接部分間的任何縫隙或開(kāi)口。
如圖1A-1B中所說(shuō)明的，部件11、12和18沿各個(gè)部件垂直軸基本具有預(yù)定的一致的圓周。在一個(gè)實(shí)施方案中(未示出)，欲通過(guò)鄰接或重疊與其它(一個(gè)或多個(gè))部件連接的口的圓周可比其余部件的圓周略小或略大，以使該組件能覆蓋或位于其它(一個(gè)或多個(gè))部件的圓周內(nèi)。在如圖1A所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案中，由于該部件需要在沿部件11的內(nèi)表面有更大直徑的部分，由圓周41和線AA’所界定的坩堝部件具有的壁比部件11的其余部分薄。該較大直徑使得圓周41能覆蓋圓周51，從而形成一個(gè)邊緣或直至線AA’的重疊部分。
在如圖2A和2B所說(shuō)明的單一體坩堝20的另一實(shí)施方案中，坩堝包括形成單一體的彼此相連的三個(gè)部件。底部部件22具有帶側(cè)壁和置于側(cè)壁一端的底部的基本為圓柱的構(gòu)形。中間部件23為不完整圓錐形，形成一與垂直軸成45.0度的負(fù)拉伸錐形壁或頸縮。圓錐形頂部部件21包括一正拉伸壁和一環(huán)形邊緣。在一個(gè)實(shí)施方案中，壁以約8-15度的角度遠(yuǎn)離垂直軸向外(橫向地)錐變。在如圖2A所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)形邊緣以直角向外伸展。
在如圖2B所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案中，坩堝20具有部分外涂層25以覆蓋部件21、22和23接頭間的任何空隙/開(kāi)口。部分外涂層還為坩堝提供結(jié)構(gòu)支撐/完整性。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中(未示出)，坩堝20的外側(cè)完全被包含與構(gòu)成坩堝20的材料相同或不同材料的外涂層涂敷。
圖3說(shuō)明了可用于III-V族或II-VI族半導(dǎo)體化合物的大單晶生長(zhǎng)的坩堝30。該多部分的坩堝(以最終單一體形式)包括一在單晶生長(zhǎng)的頂部31處或附近沿坩堝內(nèi)表面的較大直徑部分。在一個(gè)實(shí)施方案中的較大直徑部分是一環(huán)形“凸出”部件33。在當(dāng)熔化的半導(dǎo)體材料凝固的操作中，凝固半導(dǎo)體晶體的凸出33防止熔化的密封劑材料在半導(dǎo)體晶體和坩堝間流動(dòng)。為形成所示的單一體坩堝30，凸出部件33連接頂部部件31和底部部件32，并且外涂層(未示出)完全覆蓋坩堝的外表面或部分覆蓋坩堝的表面并在部件31、32和32的連接周?chē)?。外涂層密封多個(gè)部件間的任何縫隙并為坩堝提供結(jié)構(gòu)完整性。
以下，通過(guò)制造坩堝的實(shí)施方案和實(shí)施例，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的多組件坩堝。
坩堝的制造方法在一個(gè)實(shí)施方案的第一步中，以熱解氮化硼(pBN)為結(jié)構(gòu)材料通過(guò)化學(xué)氣相淀積(CVD)構(gòu)造上述坩堝構(gòu)件。但是，該方法也可用于與其它化學(xué)物質(zhì)一起通過(guò)化學(xué)氣相淀積構(gòu)造具有其它材料的坩堝構(gòu)件。
為構(gòu)造坩堝構(gòu)件，將氮化硼沉積在具有與所需坩堝構(gòu)件相同形狀的型芯上。在一個(gè)實(shí)施方案中，所用型芯由石墨制成以便其在涂覆氮化硼的溫度下不熔化并且在此溫度下其對(duì)鹵化硼和氨是惰性的。首先將型芯置于汽相沉積真空爐/室中。可同時(shí)將多個(gè)型芯置于爐中以形成不同的坩堝構(gòu)件。在將爐加熱至所需溫度后，向反應(yīng)器中引入氨和鹵化硼例如三氯化硼氣體。氨和鹵化硼之間的反應(yīng)，以及由此反應(yīng)生成的氮化硼的沉積，一般在約1450-2300℃和亞毫米壓力下實(shí)現(xiàn)，因此將反應(yīng)器保持在此范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，將反應(yīng)器的溫度保持在約1800-2000℃間。在又一實(shí)施方案中，將反應(yīng)器的溫度保持在1900℃。
在接下來(lái)的步驟中，向反應(yīng)器中引入氣態(tài)反應(yīng)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，每摩爾鹵化硼使用至少1摩爾氨。在第二個(gè)實(shí)施方案中，每摩爾鹵化硼使用2.5到3.5摩爾氨。通過(guò)反應(yīng)器的反應(yīng)物流速取決于反應(yīng)器的具體設(shè)計(jì)以及欲在其上沉積氮化硼的型芯的形狀和大小。在一個(gè)實(shí)施方案中，流速設(shè)定在每1.5-2.5cm3爐容為0.2-0.3cm3/小時(shí)的鹵化硼。在第二個(gè)實(shí)施方案中，用反應(yīng)氣體與惰性氣體混合來(lái)獲得所需流速。
在一個(gè)實(shí)施方案中，形成如美國(guó)專(zhuān)利No.3,986,822中記載的包含多層pBN的坩堝構(gòu)件。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)首先在約1850-2300℃的溫度下在具有所需坩堝構(gòu)件形狀的型芯上沉積pBN直至生成合適厚度的第一層氮化硼來(lái)制備坩堝構(gòu)件。中斷氮化硼在型芯上的沉積并將溫度降至低于1750℃，然后從在約1850-2300℃的溫度下沉積另一BN層以生成比第一內(nèi)層厚的第二氮化硼外層。
坩堝構(gòu)件的厚度多少依賴(lài)于所需最終坩堝的大小而變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，BN坩堝壁具有0.03cm到0.23cm厚的厚度。在第二種實(shí)施方案中，對(duì)具有從2.5-7.6cm內(nèi)徑的坩堝，BN坩堝壁具有介于0.05-0.076cm厚的厚度。在第三個(gè)實(shí)施方案中，BN坩堝壁具有介于0.05cm到0.15cm厚的厚度。對(duì)多層或多壁坩堝，在一個(gè)實(shí)施方案中，坩堝內(nèi)壁的厚度約為外壁厚度的50-75％。
在一段合適的時(shí)間后，即在型芯上已沉積所需量/厚度的氮化硼之后，中斷進(jìn)入反應(yīng)器的反應(yīng)物流并將反應(yīng)器冷卻至室溫。然后可將pBN構(gòu)件從型芯上移走。如果必要，可將構(gòu)件切割成所需長(zhǎng)度并清洗。在一個(gè)實(shí)施方案中，為得到粗糙表面，在放置于內(nèi)或鄰接到坩堝其它構(gòu)件的圓周之前，通過(guò)合適的方法如噴砂等將坩堝構(gòu)件(將與另一個(gè)坩堝部件的圓周相互連接)的圓周(或邊緣)部分變粗糙。
在坩堝構(gòu)件形成/完成之后，將其組合在一起形成坩堝。在多構(gòu)件坩堝的一個(gè)實(shí)施方案中，頂部部件與第二底部部件緊鄰放置形成緊密接合。在第二個(gè)實(shí)施方案中，將頂部部件置于底部部件中以形成0.25到1cm的重疊部分長(zhǎng)度或邊緣。在第三個(gè)實(shí)施方案中，將頂部部件置于底部部件外，覆蓋底部部件0.25到1cm長(zhǎng)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，重疊部分以?xún)蓚€(gè)圓周41和51接頭間小于0.254cm的平均間隙緊貼或密封。在第二個(gè)實(shí)施方案中，兩部件間的平均間隙小于0.0254cm。在第三個(gè)實(shí)施方案中，兩圓周間的平均間隙為0.0051cm到0.0102cm。在第四個(gè)實(shí)施方案中，重疊部件間的平均間隙小于0.005cm。
在坩堝構(gòu)件連接形成“單個(gè)”坩堝之后，為在坩堝外表面形成涂層，將坩堝集合(assembly)置于汽相沉積真空爐/室內(nèi)。涂層是用來(lái)覆蓋構(gòu)件之間的間隙/連接以密封，從而固定地連接構(gòu)件。當(dāng)在本文中使用時(shí)，“密封”是指將坩堝暴露于熔融金屬下至少8小時(shí)的連續(xù)時(shí)段后，在坩堝構(gòu)件的接頭中沒(méi)有可見(jiàn)漏損/破損。
在一個(gè)實(shí)施方案中，坩堝涂覆有包括含碳材料、耐火金屬或諸如熱解氮化硼、熱解石墨、碳化硅、鉑等的陶瓷材料的至少一層涂層。覆蓋多構(gòu)件的涂層的選擇取決于坩堝的最終用途。盡管鎵和砷與PBN本身沒(méi)有反應(yīng)性，但當(dāng)通過(guò)在坩堝中熔化硅來(lái)進(jìn)行汽相沉積時(shí)，硅可以轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?沉積膜中的氮化物。在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層是具有與用于分子束外延操作的熔化材料如硅有很小或沒(méi)有反應(yīng)性的惰性材料，例如熱解氮化硼或石墨。
在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層是覆蓋整個(gè)坩堝外表面的外涂層。在另一實(shí)施方案中，外涂層以小于坩堝長(zhǎng)度1/8的長(zhǎng)度覆蓋獨(dú)立坩堝構(gòu)件間的連接部分。在第二個(gè)實(shí)施方案中，外涂層覆蓋部件的連接處并額外覆蓋連接處的兩側(cè)直至坩堝長(zhǎng)度的1/4。在第三個(gè)實(shí)施方案中，為使坩堝至具有單組件單一體外形，外涂層覆蓋整個(gè)坩堝外表面。在第四個(gè)實(shí)施方案中，外涂層覆蓋包括接頭在內(nèi)的坩堝的至少10％的外表面。在第五個(gè)實(shí)施方案中，外涂層覆蓋至少25％的坩堝外表面。
在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層具有0.005mm到0.025mm的厚度。在第二個(gè)實(shí)施方案中，其具有0.015mm到0.020mm的厚度。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在坩堝體的外表面上涂覆包括石墨的部分或完整涂層。通過(guò)進(jìn)行氣態(tài)烴化合物的熱解反應(yīng)可形成熱解石墨(“PG”)以便在坩堝表面上沉積熱解石墨。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)首先在其整個(gè)表面(或欲涂覆的表面)上對(duì)坩堝進(jìn)行噴砂處理以便賦予表面2μm的平均表面粗糙度來(lái)形成PG涂層。接著通過(guò)在5托壓力下于1650℃溫度下進(jìn)行甲烷的熱解反應(yīng)而在如此粗糙化的PBN基體表面上形成具有0.005mm到0.025mm厚度的熱解石墨(PG)保護(hù)層。PG涂層保護(hù)坩堝表面并填滿(mǎn)/覆蓋坩堝構(gòu)件連接之間的任何間隙。
在一個(gè)實(shí)施方案中，PG涂層可用作RF電流接收涂層，從而使坩堝能被加熱。在又一個(gè)實(shí)施方案中，將熱解石墨涂層(連接區(qū)域的外面)的至少一部分圖案化成至少一種加熱器模式的形狀，例如盤(pán)旋形、蛇形螺旋狀、螺旋型、鋸齒形、連續(xù)迷宮式、螺旋形盤(pán)繞圖案、漩渦形，任意地，或其組合以便形成使得DC或AC電流能通過(guò)加熱器圖案而加熱坩堝的電阻發(fā)熱元件或具有相反端點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)連續(xù)熱解石墨條形式的電流通路。在一個(gè)實(shí)施方案中，PG涂層幫助促進(jìn)坩堝涂層比沒(méi)有PG涂層的坩堝快至20％。
在又一實(shí)施方案中，代替或除去為氣密或密封而覆蓋構(gòu)件之間連接的外涂層(或部分涂層)之外，坩堝具有一覆蓋至少部分坩堝內(nèi)表面并為坩堝構(gòu)件接頭提供密封的涂層。在一個(gè)實(shí)施方案中，除熱解石墨外涂層之外涂有內(nèi)涂層。在另一實(shí)施方案中，在坩堝的頂部部件上涂有內(nèi)涂層(因而，內(nèi)涂至pBN坩堝壁)，自邊緣向下延伸，覆蓋坩堝長(zhǎng)度自10至80％的任意位置。
本發(fā)明多組件坩堝的應(yīng)用在組合形成具有外涂層(或部分外涂層)單一體坩堝之后，坩堝可用于適合現(xiàn)有單組件坩堝的任何用途。實(shí)例包括GaAs和其它III-V及II-VI化合物單晶液封Czochralski(LEC)和垂直梯度凝固(VGF)生長(zhǎng)用容器，以及通過(guò)分子束外延(MBE)在高溫和超高真空下沉積金屬和摻雜劑的源容器。分子束外延設(shè)備主要是真空爐，在其中通過(guò)蒸發(fā)包含于陶瓷坩堝中的元素或化合物，用鋁、鎵、砷、銦等的各種元素或化合物的外延層涂覆半導(dǎo)體基底。
在具有負(fù)拉伸部分的單一體坩堝的一個(gè)實(shí)施方案中，坩堝用作MBE瀉流室的坩堝。
實(shí)施例本文提供的實(shí)施例是為了說(shuō)明本發(fā)明而非試圖限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1在形成頂部部件和底部部件的芯模存在下，以體積計(jì)3∶1的氨和三氟化硼氣態(tài)混合在CVD室中進(jìn)行熱解操作。CVD操作在2托壓力下于1900℃溫度下進(jìn)行，以在芯模表面上形成1mm厚的PBN層。移走模子，形成如圖1A所說(shuō)明的頂部部件和底部部件的2個(gè)坩堝構(gòu)件。將頂部部件置于底部部件的頂上，形成單一體。接下來(lái)用0.50mm厚的熱解石墨層涂覆組裝好的坩堝以覆蓋兩個(gè)pBN構(gòu)件之間的接頭。
使由此獲得的表面密封的PBN坩堝作為裝填至坩堝體積30％的鋁的容器經(jīng)受測(cè)試應(yīng)用。在測(cè)試中，將坩堝溫度均勻升至1200℃以防液態(tài)鋁(Al)溢流/蔓延至坩堝頂部而因此污染MBE反應(yīng)室。此溫度低于很多對(duì)A1蒸發(fā)應(yīng)用來(lái)說(shuō)一般在1450℃的正常工作溫度。圖4是顯示本發(fā)明坩堝所經(jīng)受的熱循環(huán)示意圖。在實(shí)驗(yàn)/熱循環(huán)期間，沒(méi)有觀察到A1自連接區(qū)域的滲漏。
本書(shū)面說(shuō)明使用實(shí)施例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳方式，并且使任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員能完成并運(yùn)用本發(fā)明。本發(fā)明可取得專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求書(shū)所限定，并且可以包括所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員想到的其它實(shí)施例。如果其具有與權(quán)利要求字面措辭相同的構(gòu)造單元，或者其包括與權(quán)利要求的字面措辭無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同構(gòu)造單元，則這樣的其它實(shí)施例意味著落在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
通過(guò)引用，本文涉及的所有引用明確合并于本文中。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體材料晶體的坩堝，該坩堝包括一封閉端，一開(kāi)口端，一自開(kāi)口端沿伸至封閉端的長(zhǎng)度；自開(kāi)口端沿伸至封閉端長(zhǎng)度間的圓周；內(nèi)表面和外表面；其中該坩堝包括至少兩個(gè)構(gòu)件，底部構(gòu)件和頂部構(gòu)件，在圓周上連在一起形成接頭；該坩堝在至少內(nèi)表面的一部分或外表面的一部分具有涂層，用于通過(guò)密封接頭固定連接構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的坩鍋，其中至少兩個(gè)構(gòu)件中的每一個(gè)有為兩構(gòu)件在接頭處彼此鄰接的相等的圓周。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的坩鍋，其中至少兩個(gè)構(gòu)件中的每一個(gè)有為兩構(gòu)件在接頭處彼此覆蓋的不同的圓周。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的坩堝，其中涂層包含熱解氮化硼或熱解石墨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的坩堝，其中該涂層包括覆蓋坩堝外表面、具有0.005mm到0.025mm的厚度的熱解石墨，以便密封至少兩個(gè)構(gòu)件之間的接頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的坩堝，其中涂層覆蓋坩堝整個(gè)外表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的坩堝，其中涂層覆蓋坩堝至少兩個(gè)構(gòu)件之間的接頭和至少部分坩堝外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的坩堝，其中該至少兩個(gè)構(gòu)件由在制造半導(dǎo)體材料晶體的工藝中為惰性、耐腐蝕且熱穩(wěn)定的材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的坩堝，其中該至少兩個(gè)構(gòu)件由熱解氮化硼制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的坩堝，其中涂層包括熱解石墨連續(xù)表面，用于接收RF信號(hào)并以比沒(méi)有熱解石墨涂層的坩堝至少少10％的時(shí)間將該坩堝加熱到至少1450℃溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的坩堝，其中將涂層圖案化成預(yù)定幾何構(gòu)型，該涂層具有適宜形成用來(lái)接收DC或AC電流以加熱坩堝的至少一個(gè)電極的至少兩個(gè)獨(dú)立端面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的坩堝，其中底部構(gòu)件基本為圓柱形狀，并且頂部構(gòu)件基本為圓錐形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的坩堝，其中坩堝具有0.03厘米至0.23厘米厚的基本一致的壁厚。
14.一種從至少兩個(gè)構(gòu)件制備單一體坩堝的方法，該方法包括步驟通過(guò)自氮源氣體和硼源氣體的氣態(tài)化合物的化學(xué)汽相沉積在具有與至少兩個(gè)坩堝構(gòu)件的內(nèi)腔相一致的外形的至少兩個(gè)不同的石墨型芯上沉積熱解氮化硼，移走石墨型芯以形成包含氮化硼的至少兩個(gè)構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件都有一圓周；將至少兩個(gè)構(gòu)件沿圓周連接在一起，形成具有外表面的坩堝；為密封兩個(gè)構(gòu)件之間的接頭，通過(guò)化學(xué)汽相沉積在接頭表面沉積涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中為密封兩個(gè)構(gòu)件之間的接頭，通過(guò)自氣態(tài)烴化合物的化學(xué)汽相沉積在至少兩個(gè)構(gòu)件的接頭表面沉積熱解石墨涂層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中為密封兩個(gè)構(gòu)件之間的接頭，通過(guò)化學(xué)汽相沉積在至少兩個(gè)構(gòu)件的接頭表面沉積熱解氮化硼涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步包括步驟模制熱解石墨涂層以形成預(yù)定幾何構(gòu)型，并且為接收DC或AC電流來(lái)加熱坩堝，給模制熱解石墨層配備適宜形成至少一個(gè)電極的至少兩個(gè)獨(dú)立端面。
全文摘要
一種元素提純、化合及半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)例如為在高溫下熔化硅等的分子束外延(MBE)工藝中使用的單一體多組件坩堝。該坩堝具有固定連接構(gòu)成坩堝的多個(gè)組件的外涂層。本發(fā)明還提供了一種制造包括具有負(fù)拉伸結(jié)構(gòu)的含熱解氮化硼的單一體的方法，該方法不需要石墨型芯復(fù)雜的突出結(jié)構(gòu)或通過(guò)在高溫下燒結(jié)而除去石墨型芯。
文檔編號(hào)C30B23/06GK101092735SQ200610064728
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者Y·莫里卡瓦, K·卡瓦薩基, S..－J.黃, M·謝普肯斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司