【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及碳化硅晶體制備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種坩堝組件及制備碳化硅晶體的坩堝。
技術(shù)介紹
1、碳化硅晶體具有優(yōu)異的物理和電氣性能，包括寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和速度和出色的化學(xué)穩(wěn)定性。然而，隨著晶體直徑的增加，控制多個物理場的難度大大增加，尤其是熱場。由于生長坩堝的尺寸增大，熱阻由外向內(nèi)增加。因此，晶體和原材料中心的溫度降低，而徑向溫度梯度增加，導(dǎo)致晶體形狀不規(guī)則。由于原料邊緣的溫度相對較高，分解率高于中心，導(dǎo)致坩堝壁附近氣體流動劇烈。因此，在晶體生長過程中，晶體外緣的生長速度加快，晶體的形成受到周圍多晶體結(jié)構(gòu)的影響。因此，在大尺寸碳化硅晶體生長過程中，微缺陷會增加。
2、電阻率對器件的導(dǎo)通狀態(tài)有直接影響，因此必須獲得表面電阻率徑向分布均勻的導(dǎo)電襯底，以確保功率器件的高性能。然而，在較高的生長溫度下，碳化硅中氮的摻雜會減少，導(dǎo)致碳化硅的電阻增加。晶體生長表面的徑向溫度梯度會導(dǎo)致晶體邊緣的氮摻雜降低，電阻率高于晶體中心。隨著晶體直徑的增大，徑向溫度梯度也隨之增大。這使得氮摻雜和電阻率不均勻的問題更加明顯。
3、現(xiàn)有技術(shù)公開了一種大尺寸高純碳化硅單晶、單晶襯底及其制備方法，該大尺寸高純碳化硅單晶、單晶襯底的制備方法中使用不同壁厚的坩堝及不同厚度的保溫結(jié)構(gòu)制造出軸向溫度梯度，同時改變坩堝上側(cè)的保溫結(jié)構(gòu)，從而制造出徑向溫度分布一致的熱場。
4、現(xiàn)有技術(shù)公開了一種pvt法生長大尺寸碳化硅單晶的熱場結(jié)構(gòu)。它包括中頻加熱線圈、石墨氈保溫層、內(nèi)坩堝、籽晶托、外坩堝、氣體冷卻裝置和外坩堝蓋
5、然而，上述現(xiàn)有技術(shù)僅通過改變坩堝壁厚度，改變晶體生長過程中的軸向溫度梯度，不僅無法根據(jù)具體溫度場對徑向溫度梯度進(jìn)行調(diào)整，而且更厚的坩堝壁意味著熱量在傳遞到坩堝內(nèi)部時的損失更多，導(dǎo)致加熱效率降低；此外厚壁坩堝在加熱和冷卻過程中的溫度響應(yīng)會更慢，這可能導(dǎo)致溫度控制困難，使得維持適宜的生長條件變得更加復(fù)雜，從而影響晶體生長過程，且隨坩堝壁厚度的增加，籽晶表面溫度降低，晶體生長速率將不受控制地提高。由于溫度控制和熱傳導(dǎo)效率的問題，可能導(dǎo)致晶體內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力、缺陷增多等問題，進(jìn)而影響晶體的整體質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)為克服上述現(xiàn)有技術(shù)無法根據(jù)具體溫度場對徑向溫度進(jìn)行調(diào)整、坩堝壁過厚等問題，提供一種坩堝組件；
2、本技術(shù)的另一目的在于提供一種制備碳化硅晶體的坩堝。
3、本技術(shù)的技術(shù)方案如下：
4、一種坩堝組件，用于8英寸及以上碳化硅單晶的生長，其中：
5、所述坩堝組件的底面與坩堝蓋的形狀和大小適配，用于放置在坩堝蓋的頂部；所述坩堝組件由中心往外緣方向分為中心區(qū)、過渡區(qū)和外緣區(qū)；所述過渡區(qū)的厚度小于中心區(qū)和外緣區(qū)的厚度，從中心區(qū)往外緣區(qū)呈厚-薄-厚的型態(tài)。
6、進(jìn)一步地，所述中心區(qū)的厚度由其中心至邊緣逐漸變小，所述外緣區(qū)的厚度由坩堝蓋的中心至邊緣方向逐漸增加，所述過渡區(qū)的厚度由中心至兩側(cè)逐漸變厚且所述過渡區(qū)的邊緣分別與位于其兩側(cè)的中心區(qū)和外緣區(qū)平滑連接。
7、優(yōu)選地，所述坩堝組件中心區(qū)為圓錐型。所述坩堝組件的底面直徑為260～340mm，中心區(qū)直徑為120～240mm。外緣區(qū)與中心區(qū)厚度為8～18mm。
8、本申請所述厚度為該區(qū)最厚部分的厚度。
9、進(jìn)一步地，所述中心區(qū)為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述外緣區(qū)和所述過渡區(qū)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
10、進(jìn)一步地，所述外緣區(qū)的上表面為臺階形結(jié)構(gòu)，且所述外緣區(qū)最外部的臺階處厚度與所述中心區(qū)相等。
11、優(yōu)選地，所述坩堝組件的底面直徑為260～340mm，中心區(qū)直徑為20～140mm，所述外緣區(qū)的內(nèi)徑為120～240mm，所述外緣區(qū)最外部臺階的內(nèi)徑為220～320mm。外緣區(qū)與中心區(qū)厚度為8～18mm。
12、進(jìn)一步地，所述中心區(qū)的厚度與所述外緣區(qū)的厚度相等或近似相等。
13、優(yōu)選地，所述坩堝組件的底面直徑為260～340mm，中心區(qū)直徑為20～140mm，外緣區(qū)內(nèi)徑為120～300mm。外緣區(qū)與中心區(qū)厚度為8～18mm。
14、進(jìn)一步地，所述坩堝組件裝配于坩堝的坩堝蓋上，所述坩堝組件的底面直徑不大于所述坩堝蓋的直徑。
15、進(jìn)一步地，所述坩堝組件的底面直徑不小于制備的碳化硅晶體直徑。
16、進(jìn)一步地，所述坩堝組件的材質(zhì)包括碳元素材質(zhì)和含碳元素材質(zhì)。
17、優(yōu)選地，所述碳元素材質(zhì)包括石墨材質(zhì)和碳纖維材質(zhì)，所述含碳元素材質(zhì)包括鍍鉭石墨材質(zhì)。
18、一種所述坩堝組件的應(yīng)用，裝配于制備碳化硅晶體的坩堝上，所述碳化硅晶體的尺寸包括6～12英寸。
19、優(yōu)選地，所述碳化硅晶體的尺寸包括8～12英寸。
20、一種制備碳化硅晶體的坩堝，包括所述坩堝組件。
21、本技術(shù)的坩堝組件具有保溫隔熱屬性，厚度大的地方的保溫隔熱性能更好，使得該處軸向溫度梯度變小，晶體厚度降低。反之，厚度小的地方保溫性能稍差，對晶體厚度的抑制作用相對較小。厚度不均等坩堝組件調(diào)節(jié)晶體上的溫場形態(tài)。此外，坩堝組件還能有效地調(diào)節(jié)坩堝壁附近的溫度場和氣體流動。
22、未加坩堝組件的生長室內(nèi)徑向溫度梯度較大，氣流不均勻，氣相組分主要沿坩堝壁附近流出原料區(qū)，導(dǎo)致長晶界面四周的過飽和度比界面中心大，晶體表面生長成“m”形。通過添加坩堝組件，使得整個生長室內(nèi)的徑向溫度梯度較小，氣體流動更均勻，晶體形態(tài)更平滑。另外，幾乎平坦的微凸表面降低了非小面區(qū)域的階梯高度，從而減少了雜質(zhì)摻入，導(dǎo)致載流子濃度增加，改善了晶體的電阻率均勻性。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)技術(shù)方案的有益效果是：
24、本技術(shù)創(chuàng)新地提供了一種坩堝組件，能有效地調(diào)節(jié)坩堝壁附近的溫度場和氣體流動，通過改變裝配條件，獲得了徑向溫度梯度較小的熱場。在此熱場的基礎(chǔ)上，晶體表面形態(tài)的改善，形成了近乎平坦的微凸晶體，降低了非小面區(qū)域的階梯高度，從而減少了雜質(zhì)摻入，導(dǎo)致載流子濃度增加，從而提高了電阻率的均勻性。對晶體進(jìn)行切割、研磨和拋光，得到碳化硅晶片，使得電阻率不均勻度僅為1.23％。本技術(shù)為提高采用pvt法生長的大尺寸碳化硅晶體的電阻率均勻性提供了一種簡單可行的方法。
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1.一種坩堝組件，其特征在于，用于8英寸及以上碳化硅單晶的生長，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝組件，其特征在于，所述中心區(qū)的厚度由其中心至邊緣逐漸變小，所述外緣區(qū)的厚度由坩堝蓋的中心至邊緣方向逐漸增加，所述過渡區(qū)的厚度由中心至兩側(cè)逐漸變厚且所述過渡區(qū)的邊緣分別與位于其兩側(cè)的中心區(qū)和外緣區(qū)平滑連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝組件，其特征在于，所述中心區(qū)為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述外緣區(qū)和所述過渡區(qū)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坩堝組件，其特征在于，所述外緣區(qū)的上表面為臺階形結(jié)構(gòu)，且所述外緣區(qū)最外部的臺階處厚度與所述中心區(qū)相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坩堝組件，其特征在于，所述中心區(qū)的厚度與所述外緣區(qū)的厚度相等或近似相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝組件，其特征在于，所述坩堝組件裝配于坩堝的坩堝蓋上，所述坩堝組件的底面直徑不大于所述坩堝蓋的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述坩堝組件，其特征在于，所述坩堝組件的底面直徑不小于生長的碳化硅晶體直徑。
8.一種制備碳化硅晶體的坩堝，其特征在于，裝配
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種坩堝組件，其特征在于，用于8英寸及以上碳化硅單晶的生長，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝組件，其特征在于，所述中心區(qū)的厚度由其中心至邊緣逐漸變小，所述外緣區(qū)的厚度由坩堝蓋的中心至邊緣方向逐漸增加，所述過渡區(qū)的厚度由中心至兩側(cè)逐漸變厚且所述過渡區(qū)的邊緣分別與位于其兩側(cè)的中心區(qū)和外緣區(qū)平滑連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝組件，其特征在于，所述中心區(qū)為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述外緣區(qū)和所述過渡區(qū)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坩堝組件，其特征在于，所述外緣區(qū)的上表面...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于國建，請求不公布姓名，請求不公布姓名，
申請(專利權(quán))人：廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司，
類型：新型
國別省市：
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