[发明专利]坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法

说明书

本发明提供一种坩埚、坩埚的制备方法及4H‑SiC晶体的生长方法，所述坩埚包括：石墨坩埚主体；SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。本发明的坩埚通过在石墨坩埚主体内壁上形成SiC层，所述SiC层可以在4H‑SiC晶体生长过程中作为补给碳源及硅源；所述坩埚不存在纯度不够高的问题，且所述坩埚的成本相较于SiC坩埚的成本大大降低。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法。

背景技术

在现有技术中，4H-SiC晶体的生长方法主要有TSM(Traveling Solvent Method，移动溶剂法)、SCT(Slow Cooling Technique，降温法)、VLS(Vapor Liquid Solid，气液固生长法)及TSSG(Top Seeded Solution Growth，顶部籽晶体拉法)。

TSSG法生长4H-SiC晶体的设备如图1所示，包括晶体生长炉10；支撑架11，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述晶体生长炉10的底部；石墨坩埚12，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述支撑架11的顶部；基座15，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述石墨坩埚12的外围；隔热层16，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述基座15的外围；加热器17，位于所述晶体生长炉10内，且位于所述隔热层16的外围。使用上述设备采用TSSG法生长4H-SiC时，将籽晶13置于所述石墨坩埚12的底部，并将碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，使用所述加热器17加热使得所述碳源及硅源14熔化为液体，当温度适合时，4H-SiC晶体在所述籽晶13的表面形成。采用上述设备采用TSSG法进行4H-SiC晶体生长的过程中，由于所述碳源及硅源14置于所述石墨坩埚12内，石墨坩埚12可以提供4H-SiC晶体生长所需的碳源，使得碳源在4H-SiC晶体生长的过程中得以持续供应，但4H-SiC晶体生长所需的硅源非常有限，随着4H-SiC晶体的生长硅源会出现缺乏从而影响晶体的生长。

针对上述设备存在的问题，一种改进设备如图2所示，图2中所示的设备在图1中的设备的基础上增设了碳源及硅源补充容器18，所述碳源及硅源补充容器18放置有补充碳源及硅源19，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述碳源及硅源补充容器18持续向所述石墨坩埚12中加入所述补充碳源及硅源19，以确保所述4H-SiC晶体生长所需的碳源及硅源。但如图2所示的设备中增设提供所述补充碳源及硅源19的碳源及硅源补充容器18之后，在4H-SiC晶体生长的过程中，所述补充碳源及硅源19的持续加入会使得所述石墨坩埚12中的熔化的所述碳源及硅源14的温度降低，从而使得生长的4H-SiC晶体中产生缺陷。

针对图1所示的设备存在的问题，另一种改进方案为将图1中的石墨坩埚12换成SiC坩埚，但SiC坩埚存在纯度不够高、成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种坩埚、坩埚的制备方法及4H-SiC晶体的生长方法，用于解决现有技术中的坩埚无法持续补充4H-SiC晶体生长所需的硅源的问题，4H-SiC晶体生长过程中向石墨坩埚中持续加入补充碳源及硅源而导致的晶体生长所需的碳源及硅源溶液降低，从而使得生长的4H-SiC晶体内存在缺陷的问题，以及使用SiC坩埚存在的纯度不够高、成本较高的问题。

为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种坩埚，所述坩埚包括：

石墨坩埚主体；

SiC层，位于所述石墨坩埚主体的内壁上。

作为本发明的坩埚的一种优选方案，所述SiC层为多晶SiC层。

作为本发明的坩埚的一种优选方案，所述SiC层完全覆盖所述石墨坩埚主体的内壁。

作为本发明的坩埚的一种优选方案，所述SiC层的厚度小于15cm。