本公開涉及半導(dǎo)體材料制備，尤其涉及一種坩堝裝置和晶體生長設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、碳化硅(sic，silicon?carbide)被認(rèn)為是一種能夠大幅提高電力電子器件性能的寬禁帶半導(dǎo)體襯底材料，尤其是隨著各大新能源汽車企業(yè)將sic基mosfet模塊應(yīng)用于新能源汽車，sic襯底材料的應(yīng)用前景受到更為廣泛的關(guān)注。車規(guī)級(jí)碳化硅晶體的制備方法主要有三種：物理氣相傳輸法(pvt，physical?vapor?deposition)、高溫化學(xué)氣相沉積法(htcvd，high?temperature?chemical?vapor?deposition)和頂部籽晶溶液生長法(tssg，top?seeded?solution?growth)。其中，由于pvt法生長sic晶體具有設(shè)備簡單，容易控制，缺陷少，以及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前規(guī)模化生產(chǎn)碳化硅晶體的主要方法。

2、pvt法制備sic晶體的基本原理是：在三高石墨坩堝或鉭坩堝或碳化鉭坩堝中，將底部的sic原料在高溫低壓下升華分解成sic、si2c和sic2等含碳和含硅的氣相成分，在溫度梯度的作用下，這些升華分解出來的氣相成分由高溫區(qū)(原料區(qū))向低溫區(qū)(籽晶區(qū))運(yùn)動(dòng)，并在籽晶表面結(jié)晶，促使sic晶體長大，從而生長得到大尺寸的sic晶體。在sic晶體的生長過程中，晶體表面存在較大的溫度梯度，會(huì)使晶體附近的等溫線形狀較凹或較凸，使晶體生長表面越凹或越凸，從而降低晶體的質(zhì)量。

3、因此，如何提供一種在晶體生長過程中使晶體生長前沿的等溫線長期保持平直或微凸形狀的坩堝裝置和晶體生長設(shè)備是亟需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：在sic晶體的生長過程中，晶體表面存在較大的溫度梯度，會(huì)使晶體附近的等溫線形狀較凹或較凸，使晶體生長表面越凹或越凸，從而降低晶體的質(zhì)量。

2、為解決上述技術(shù)問題，本公開實(shí)施例一提供一種坩堝裝置，其包括：發(fā)熱坩堝，其具有第一容納空腔；原料坩堝，其外徑小于發(fā)熱坩堝的內(nèi)徑，原料坩堝設(shè)置于第一容納空腔并與發(fā)熱坩堝同軸；和聚熱部件，設(shè)置于發(fā)熱坩堝和原料坩堝之間，聚熱部件靠近原料坩堝的內(nèi)周設(shè)有沿徑向凹陷的第一空腔，用于將發(fā)熱坩堝的熱量聚焦至原料坩堝的第二容納空腔的預(yù)設(shè)高度；其中，預(yù)設(shè)高度低于第二容納空腔的頂部高度。

3、在一些實(shí)施例中，該坩堝裝置還包括：中繼坩堝，其具有沿軸向貫通的第三容納空腔，中繼坩堝活動(dòng)連接于原料坩堝的頂部，中繼坩堝的內(nèi)周環(huán)設(shè)有導(dǎo)流環(huán)臺(tái)，導(dǎo)流環(huán)臺(tái)的內(nèi)徑小于原料坩堝的內(nèi)徑。

4、在一些實(shí)施例中，導(dǎo)流環(huán)臺(tái)的底部設(shè)有收縮段，收縮段的內(nèi)徑沿中繼坩堝的底部向頂部方向逐漸減小。

5、在一些實(shí)施例中，該坩堝裝置還包括：坩堝蓋，其活動(dòng)連接于中繼坩堝的頂部，且與原料坩堝、中繼坩堝形成密封空間，坩堝蓋具有與第二容納腔相對的生長表面，用于籽晶的生長。

6、在一些實(shí)施例中，該坩堝裝置還包括：隔熱部件，填充設(shè)置于中繼坩堝與發(fā)熱坩堝之間間隙。

7、在一些實(shí)施例中，生長表面設(shè)有沿坩堝蓋向第二容納空腔方向延伸并延伸至第三容納空腔的凸臺(tái)。

8、在一些實(shí)施例中，該坩堝裝置還包括：導(dǎo)流環(huán)，其設(shè)置于導(dǎo)流環(huán)臺(tái)頂部的環(huán)形的定位槽中，導(dǎo)流環(huán)的高度沿軸向延伸至坩堝蓋的生長表面。

9、在一些實(shí)施例中，導(dǎo)流環(huán)的與凸臺(tái)相背的外周表面與中繼坩堝的內(nèi)周表面之間設(shè)有環(huán)形空腔。

10、在一些實(shí)施例中，該坩堝裝置還包括：粘結(jié)層，設(shè)置于凸臺(tái)的表面。

11、本公開實(shí)施例二提供一種晶體生長設(shè)備，其包括：坩堝裝置；保溫氈，設(shè)置在坩堝裝置的外側(cè)，用于包裹坩堝裝置；和加熱裝置，設(shè)置在保溫氈的外側(cè)，用于加熱保溫氈以加熱坩堝裝置。

12、通過上述技術(shù)方案，本公開提供的一種坩堝裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：該坩堝裝置包括發(fā)熱坩堝、原料坩堝和聚熱部件，通過在發(fā)熱坩堝和原料坩堝之間設(shè)置聚熱部件，由于聚熱部件靠近原料坩堝的內(nèi)周設(shè)有沿徑向凹陷的第一空腔，其通過第一空腔可將熱量匯集，聚熱部件可將發(fā)熱坩堝接收到的熱量聚焦至原料坩堝的第二容納空腔的預(yù)設(shè)高度，使原料坩堝的預(yù)設(shè)高度的熱量最高，聚熱部件通過熱輻射的熱量傳遞的方式將熱量聚焦匯集至原料坩堝的預(yù)設(shè)高度，使原料坩堝的預(yù)設(shè)高度的溫度最高，從原料坩堝的預(yù)設(shè)高度向頂部形成軸向向上逐漸遞減的溫度分布，使晶體生長前沿的等溫線長期保持平直或微凸形狀，因此，該坩堝裝置具有可以促使晶體水平或微凸地等徑穩(wěn)定生長，降低晶體缺陷，從而提高晶體質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

13、本公開實(shí)施例二提供的一種晶體生長設(shè)備具有和上述一種坩堝裝置相同的效果。

技術(shù)特征：

1.一種坩堝裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝裝置，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坩堝裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坩堝裝置，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坩堝裝置，其特征在于，還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的坩堝裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的坩堝裝置，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的坩堝裝置，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的坩堝裝置，其特征在于，還包括：

10.一種晶體生長設(shè)備，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種坩堝裝置和晶體生長設(shè)備，涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域。其中，坩堝裝置包括發(fā)熱坩堝，其具有第一容納空腔；原料坩堝，其外徑小于發(fā)熱坩堝的內(nèi)徑，原料坩堝設(shè)置于第一容納空腔并與發(fā)熱坩堝同軸；和聚熱部件，設(shè)置于發(fā)熱坩堝和原料坩堝之間，聚熱部件靠近原料坩堝的內(nèi)周設(shè)有沿徑向凹陷的第一空腔，用于將發(fā)熱坩堝的熱量聚焦至原料坩堝的第二容納空腔的預(yù)設(shè)高度；預(yù)設(shè)高度低于第二容納空腔的頂部高度。該坩堝裝置具有可以促使晶體水平或微凸地等徑穩(wěn)定生長，降低晶體缺陷，從而提高晶體質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：翟虎,孫金梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京旭燦半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240219
技術(shù)公布日：2024/12/19