一种用于合成碳化硅的坩埚结构的制作方法

本技术涉及碳化硅粉料合成领域，特别涉及一种用于合成碳化硅的坩埚结构。

背景技术：

1、碳化硅是目前最为关注的第三代宽禁带半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，被广泛应用于电力电子、光电子器件等领域。

2、目前，物理气相传输法是块状碳化硅单晶比较成熟的制备技术，要使用物理气相传输法得到高质量的碳化硅单晶，必须采用高纯度、粒径均匀的碳化硅粉料原料。碳化硅粉体的合成一般采用将高纯碳粉和硅粉混合后放入坩埚内，通过加热坩埚，并在坩埚中建立合适温度梯度的固定热场使得碳粉和硅粉反应合成碳化硅颗粒，当坩埚内的温度梯度比较大时，不利于粉料粒径的均匀性和晶型单一性。

3、中国专利文件cn216514263u公开了一种碳化硅粉料合成套件，该申请文件通过设计外套体套于坩埚盖上形成容置腔，利用形成的容置腔容纳由坩埚盖与坩埚桶的连接处溢出的气氛，通过这种方式减少合成粉料过程中粉料气氛泄漏到热场中；这种结构虽然在一定程度减少了挥发气氛溢出到热场中，但顶部形成的容置腔会使顶部于坩埚其他位置有较大的温度差，不利于均匀粒径的形成。因此设计温度场均匀的坩埚结构是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型目的是：提供一种用于合成碳化硅的坩埚结构，以解决现有技术中坩埚内的温度梯度比较大，不利于粉料粒径的均匀性和晶型单一性的问题。

2、本实用新型的技术方案是：一种用于合成碳化硅的坩埚结构，包括：

3、内层石墨坩埚体，包括围合形成第一内腔室的第一底部锅体、第一侧部锅体、第一顶部锅体；

4、外层石墨坩埚体，套设在内层坩埚体的外部，包括围合形成第二腔室的第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体；所述第一底部锅体和第二底部锅体之间围合形成底部空间，所述第一侧部锅体和第二侧部锅体围合形成侧部空间，第一顶部锅体和第二顶部锅体围合形成顶部空间；

5、所述第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体的外壁满铺保温材料。

6、优选的，所述内层石墨坩埚体和所述外层石墨坩埚体均为直筒型。

7、优选的，所述第二底部锅体的顶部内侧依次设置有两个环形台阶，两个所述环形台阶的中轴线与第二底部锅体的中轴线相重合。

8、优选的，所述底部空间和顶部空间均填充保温材料，或者，底部空间和顶部空间其中一个填充保温材料。

9、优选的，所述侧部空间填充保温材料，或者所述侧部空间不填充保温材料。

10、优选的，所述第一底部锅体、第一侧部锅体、第一顶部锅体的厚度范围均为5-20㎜，优选10-15㎜。

11、优选的，所述第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体的厚度范围均为5-25㎜，优选15-20㎜。

12、优选的，所述底部空间的高度范围为5-30㎜，优选10-20㎜；所述侧部空间的厚度范围为5-25㎜，优选10-15㎜；所述顶部空间的高度范围为5-30㎜，优选10-20㎜。

13、优选的，所述保温材料为石墨毡。

14、与现有技术相比，本实用新型的优点是：

15、本实用新型中一种用于合成碳化硅的坩埚结构，使得碳化硅粉料合成期间具有稳定均匀温度场(坩埚轴向和径向上具有小的温度差异)，促进粉料合成反应能一次完成，得到粒径均匀的碳化硅粉料；并且本实用新型中的坩埚结构可以有效避免粉料合成过程中硅的挥发气氛溢出腐蚀坩埚和热场结构，提升了热场的使用次数，避免了因常换热场造成的成本增加；同时，本实用新型中的坩埚结构形成的热场结构具有优异的保温效果，能有效的减少能耗。

技术特征：

1.一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述内层石墨坩埚体和所述外层石墨坩埚体均为直筒型。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述第二底部锅体的顶部内侧依次设置有两个环形台阶，两个所述环形台阶的中轴线与第二底部锅体的中轴线相重合。

4.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述底部空间和顶部空间均填充保温材料，或者，底部空间和顶部空间其中一个填充保温材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述侧部空间填充保温材料，或者所述侧部空间不填充保温材料。

6.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述第一底部锅体、第一侧部锅体、第一顶部锅体的厚度范围均为5-20㎜。

7.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体的厚度范围均为5-25㎜。

8.根据权利要求1所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述底部空间的高度范围为5-30㎜；所述侧部空间的厚度范围为5-25㎜；所述顶部空间的高度范围为5-30㎜。

9.根据权利要求4或5所述的一种用于合成碳化硅的坩埚结构，其特征在于：所述保温材料为石墨毡。

技术总结
本技术涉及碳化硅粉料合成技术领域，特别涉及一种用于合成碳化硅的坩埚结构；包括内层石墨坩埚体，包括围合形成第一内腔室的第一底部锅体、第一侧部锅体、第一顶部锅体；外层石墨坩埚体，套设在内层坩埚体的外部，包括围合形成第二腔室的第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体；第一底部锅体和第二底部锅体之间围合形成底部空间，第一侧部锅体和第二侧部锅体围合形成侧部空间，第一顶部锅体和第二顶部锅体围合形成顶部空间；第二底部锅体、第二侧部锅体、第二顶部锅体的外壁满铺保温材料；本技术中一种用于合成碳化硅的坩埚结构，使得碳化硅粉料合成期间具有稳定均匀温度场，促进粉料合成反应能一次完成，得到粒径均匀的碳化硅粉料。

技术研发人员：罗胜益,石林,杨倩倩
受保护的技术使用者：苏州清研半导体科技有限公司
技术研发日：20240418
技术公布日：2024/12/5