[發(fā)明專利]坩堝、坩堝的制備方法及4H-SiC晶體的生長方法

在審

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• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN108070909A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 三重野文健
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B11/12;C30B15/10;C30B15/08;C30B15/02;C23C16/32
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種坩堝、坩堝的制備方法及4H?SiC晶體的生長方法，所述坩堝包括：石墨坩堝主體；SiC層，位于所述石墨坩堝主體的內(nèi)壁上。本發(fā)明的坩堝通過在石墨坩堝主體內(nèi)壁上形成SiC層，所述SiC層可以在4H?SiC晶體生長過程中作為補(bǔ)給碳源及硅源；所述坩堝不存在純度不夠高的問題，且所述坩堝的成本相較于SiC坩堝的成本大大降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶體生長技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及坩堝、坩堝的制備方法及4H-SiC晶體的生長方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，4H-SiC晶體的生長方法主要有TSM(Traveling Solvent Method，移動溶劑法)、SCT(Slow Cooling Technique，降溫法)、VLS(Vapor Liquid Solid，氣液固生長法)及TSSG(Top Seeded Solution Growth，頂部籽晶體拉法)。

TSSG法生長4H-SiC晶體的設(shè)備如圖1所示，包括晶體生長爐10；支撐架11，位于所述晶體生長爐10內(nèi)，且位于所述晶體生長爐10的底部；石墨坩堝12，位于所述晶體生長爐10內(nèi)，且位于所述支撐架11的頂部；基座15，位于所述晶體生長爐10內(nèi)，且位于所述石墨坩堝12的外圍；隔熱層16，位于所述晶體生長爐10內(nèi)，且位于所述基座15的外圍；加熱器17，位于所述晶體生長爐10內(nèi)，且位于所述隔熱層16的外圍。使用上述設(shè)備采用TSSG法生長4H-SiC時，將籽晶13置于所述石墨坩堝12的底部，并將碳源及硅源14置于所述石墨坩堝12內(nèi)，使用所述加熱器17加熱使得所述碳源及硅源14熔化為液體，當(dāng)溫度適合時，4H-SiC晶體在所述籽晶13的表面形成。采用上述設(shè)備采用TSSG法進(jìn)行4H-SiC晶體生長的過程中，由于所述碳源及硅源14置于所述石墨坩堝12內(nèi)，石墨坩堝12可以提供4H-SiC晶體生長所需的碳源，使得碳源在4H-SiC晶體生長的過程中得以持續(xù)供應(yīng)，但4H-SiC晶體生長所需的硅源非常有限，隨著4H-SiC晶體的生長硅源會出現(xiàn)缺乏從而影響晶體的生長。

針對上述設(shè)備存在的問題，一種改進(jìn)設(shè)備如圖2所示，圖2中所示的設(shè)備在圖1中的設(shè)備的基礎(chǔ)上增設(shè)了碳源及硅源補(bǔ)充容器18，所述碳源及硅源補(bǔ)充容器18放置有補(bǔ)充碳源及硅源19，在4H-SiC晶體生長的過程中，所述碳源及硅源補(bǔ)充容器18持續(xù)向所述石墨坩堝12中加入所述補(bǔ)充碳源及硅源19，以確保所述4H-SiC晶體生長所需的碳源及硅源。但如圖2所示的設(shè)備中增設(shè)提供所述補(bǔ)充碳源及硅源19的碳源及硅源補(bǔ)充容器18之后，在4H-SiC晶體生長的過程中，所述補(bǔ)充碳源及硅源19的持續(xù)加入會使得所述石墨坩堝12中的熔化的所述碳源及硅源14的溫度降低，從而使得生長的4H-SiC晶體中產(chǎn)生缺陷。

針對圖1所示的設(shè)備存在的問題，另一種改進(jìn)方案為將圖1中的石墨坩堝12換成SiC坩堝，但SiC坩堝存在純度不夠高、成本較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種坩堝、坩堝的制備方法及4H-SiC晶體的生長方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的坩堝無法持續(xù)補(bǔ)充4H-SiC晶體生長所需的硅源的問題，4H-SiC晶體生長過程中向石墨坩堝中持續(xù)加入補(bǔ)充碳源及硅源而導(dǎo)致的晶體生長所需的碳源及硅源溶液降低，從而使得生長的4H-SiC晶體內(nèi)存在缺陷的問題，以及使用SiC坩堝存在的純度不夠高、成本較高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明提供一種坩堝，所述坩堝包括：

石墨坩堝主體；

SiC層，位于所述石墨坩堝主體的內(nèi)壁上。

作為本發(fā)明的坩堝的一種優(yōu)選方案，所述SiC層為多晶SiC層。

作為本發(fā)明的坩堝的一種優(yōu)選方案，所述SiC層完全覆蓋所述石墨坩堝主體的內(nèi)壁。

作為本發(fā)明的坩堝的一種優(yōu)選方案，所述SiC層的厚度小于15cm。