[發明專利]一種保護坩堝的低應力籽晶托及利用其制備晶體的方法

在審

• 申請號: 202211062524.4
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115976637A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

一種保護坩堝的低應力籽晶托及利用其制備晶體的方法，它涉及保護坩堝的籽晶托及其應用。它是要解決現有的利用物理氣相輸送法制備高熔點半導體晶體的成本高、良率低的技術問題。本發明的籽晶托包括保護環、支撐環、籽晶支架、限位環和籽晶蓋；支撐環設置在保護環上并固定連接；籽晶支架置于支撐環內且于支撐環上；限位環置于支撐環內且于籽晶支架上；限位環內徑大于籽晶支架上表面內圓的直徑；籽晶蓋與限位環螺紋連接。生長晶體時，將保護環放置到坩堝中的原料上方；將籽晶固定在多晶片下表面放入限位環中；籽晶蓋壓緊多晶片；然后用物理氣相輸送法生長晶體，完成后將晶體取出。本發明的籽晶支架可重復使用，高溫下應力小?？捎糜诰w制備領域。

技術領域

本發明涉及保護坩堝的籽晶托及其應用。

背景技術

物理氣相輸送法(PVT法)是制備碳化硅、氮化鋁等難以以液相法制備的高熔點半導體晶體材料的主流方法。盡管這些材料在新能源汽車等新興戰略領域有著巨大的應用前景，但由于其制備工藝中需要高溫，籽晶粘接在其他材質坩堝部件上進行生長。這種制備方法存在以下三個問題。第一、由于籽晶與粘接部件的材質不同，熱膨脹系數不同，導致在高溫處理過程中晶體內部存在較大應力，導致單晶良率低；第二、在高溫處理過程中，石墨坩堝內壁由于參與反應，石墨坩堝在高溫下受腐蝕嚴重，坩堝通常僅能使用2-3次；第三、現有的生長方法中，籽晶板與導流結構分離，而晶體生長會擴徑，使得生長完成后，籽晶托被限定在籽晶板和籽晶之間，因此，籽晶托通常需要破壞性拆解，致使導流結構或籽晶托成為一次性使用，無法重復使用。這些問題都導致產品的成本過高、良率差，極大影響了該類型材料的下游規模應用。

發明內容

本發明是要解決現有的利用物理氣相輸送法制備高熔點半導體晶體的成本高、良率低的技術問題，而提供一種保護坩堝的低應力籽晶托及其使用方法。

本發明的保護坩堝的低應力籽晶托包括，保護環1、支撐環2、籽晶支架3、限位環4、籽晶蓋5；

其中保護環1的外壁的上部設置第一支撐臺1-1；

支撐環2的內壁的下方設置第二支撐臺2-1；

支撐環2設置在保護環1的第一支撐臺1-1上，支撐環2與保護環1固定連接；其中保護環1作為籽晶固定的支撐，置于坩堝內，與內壁側面接觸并可沿側面滑動，在晶體生長過程中，保護環1帶著上部的支撐環2等裝配結構隨原料衰減而自動下落；支撐環2用于支撐固定籽晶支架3；

籽晶支架3的外壁呈圓柱狀，籽晶支架3的內壁的上方為圓臺狀，下方為圓柱狀；

籽晶支架3設置于支撐環2內且置于支撐環2的第二支撐臺2-1上；籽晶支架3的上表面低于支撐環2的上端面；

限位環4設置于支撐環2內且位于籽晶支架3的上表面；限位環4的內徑大于籽晶支架3上表面內圓的直徑；限位環4外部通過螺紋連接或鑲嵌連接與支撐環2固定連接；籽晶支架3上表面未被限位環4覆蓋的部分用于支撐多晶片6；

籽晶蓋5的外表面設置螺紋與限位環4內表面上部的螺紋配合連接；通過螺紋連接對籽晶蓋5進行限位和固定。

更進一步地，籽晶支架3和保護環1的材質為石墨、難熔金屬或者表面涂覆有難熔涂層的石墨；其中難熔涂層為難熔金屬涂層或難熔金屬合金涂層；難熔金屬合金為TaC；難熔涂層的厚度為50～1000μm；

更進一步地，保護環1的上表面與支撐環2的第二支撐臺2-1的表面平齊；籽晶支架3置于第二支撐臺2-1上；

更進一步地，支撐環2與保護環1的固定連接方式為螺紋連接或鑲嵌連接；

利用上述的保護坩堝的低應力籽晶托制備晶體的方法，按以下步驟進行：

一、將保護環1放置到坩堝中，保護環1位于坩堝中部位置，原料上方；

二、將支撐環2放在1-保護環上方，并螺紋或鑲嵌固定；