坩埚和碳化硅单晶生成设备的制作方法

1.本发明的实施方式涉及碳化硅晶体生产设备技术领域。更具体地，本发明涉及一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备。


背景技术：

2.碳化硅是一种具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高载流子饱、高抗辐射能力及良好的化学稳定性的第三代半导体。目前，碳化硅单晶生长主要方式为在坩埚内进行物理气相沉积法。
3.在进行碳化硅单晶生长时，难点在于如何降低晶体中的n元素，而n元素主要来源于空气。因此，需要将坩埚生长腔室内的空气抽走，并且由氩气(ar气)替代。此换气过程依赖于坩埚材质的透气性以及坩埚各组件间的间隙情况，并且往往需要较长时间进行换气处理。现有换气处理的换气效果不佳并且难以控制，从而影响产品的生产效率和效果。
4.有鉴于此，亟需提供一种坩埚及包括该坩埚的碳化硅单晶生成设备方案，以便提高生长腔内空气处理程度，缩短换气处理时间，从而提高生产效率。


技术实现要素：

5.为了解决如上述提到的一个或多个技术问题，本发明提供了一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备。
6.根据本发明的第一方面，其提供了一种坩埚，包括：坩埚盖；坩埚桶，其上盖设有所述坩埚盖，并且所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；以及换气装置，其安装于所述安装孔内；其中，所述换气装置包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口。
7.在本发明披露一些实施例中，所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。
8.在本发明披露一些实施例中，所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。
9.在本发明披露一些实施例中，所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件；并且/或者，所述气道开设于所述固定件背离所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件。
10.在本发明披露一些实施例中，所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域；所述固定件面向所述移动件的端面设有凹面，所述凹面与部分所述移动件的形状尺
寸相适配；其中，所述移动件的形状尺寸被构造为在抽气操作中，所述移动件部分位于所述凹面内，且与所述气道背离所述第二开口的一端具有间隔。
11.在本发明披露一些实施例中，所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。
12.在本发明披露一些实施例中，所述移动件为圆台状结构，由所述第二开口至所述第一开口的方向上，所述移动件的直径逐渐减小；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径大于或等于所述移动件的最小直径，且小于所述移动件的最大直径。
13.在本发明披露一些实施例中，所述固定件面向所述移动件的端面设有凸台；在所述抽气操作中，所述移动件抵靠所述凸台，以使所述固定件和所述移动件之间形成分别与所述气道和所述第一开口导通的气体流通间隙。
14.在本发明披露一些实施例中，所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。
15.在本发明披露一些实施例中，所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所述锁紧孔一一对应连接。
16.根据本发明的第二方面，其提供了一种碳化硅单晶生成设备，包括：炉体；保温单元，其安装于所述炉体内，内设有安装空间，并且所述保温装置设有连通所述安装空间和所述炉体内腔的通风结构；坩埚，其安装于所述保温单元内，其包括坩埚桶和盖设于所述坩埚桶的坩埚盖、以及换气装置；所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；所述换气装置安装于所述安装孔内，其包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口；加热单元，其安装于所述炉体内，并位于所述保温单元外围；以及抽空单元，其连接于所述炉体，并用于抽吸所述炉体内腔的气体。
17.在本发明披露一些实施例中，所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。
18.在本发明披露一些实施例中，所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。
19.在本发明披露一些实施例中，所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。
20.在本发明披露一些实施例中，所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。
21.在本发明披露一些实施例中，所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条中部与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所
述锁紧孔一一对应连接。
22.通过如上所提供的一种坩埚及具有其的碳化硅单晶生成设备，本披露实施例的坩埚在抽气操作时，移动件打开第一开口，并通过气道向坩埚桶外部排气，在充气时，移动件移动至封堵所述第一开口；使得在抽充气过程中的换气量远大于现有坩埚结构的换气量，操作简单，结构巧妙，能够缩短换气处理时间，提高换气效率，进而提高了单晶碳化硅的生产效率。
附图说明
23.通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
24.图1为本发明实施例提供的一种坩埚的结构示意图；
25.图2为图1的a-a截面图；
26.图3为本发明实施例提供的一种坩埚的安装孔和换气装置的分布示意图；
27.图4为本发明实施例提供的一种坩埚的立体剖视图；
28.图5为图4的b-b截面图；
29.图6为本发明实施例提供的一种固定件的结构示意图；
30.图7为本发明实施例提供的一种换气装置在常态下的结构示意图；
31.图8为本发明实施例提供的一种换气装置在抽气时的结构示意图；
32.图9为本发明实施例提供的一种换气装置在充气时的结构示意图；
33.图10为本发明实施例提供的一种换气装置的装配过程示意图；
34.图11为本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图；
35.图12为本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在充气时的结构示意图；
36.图13为本发明实施例提供的另一种坩埚的结构示意图；
37.图14为图13的c-c截面图；
38.图15为本发明实施例提供的另一种坩埚的安装孔和换气装置的分布示意图；
39.图16为本发明实施例提供的另一种固定件的结构示意图；
40.图17为本发明实施例提供的另一种换气装置在常态下的结构示意图；
41.图18为本发明实施例提供的另一种换气装置在抽气时的结构示意图；
42.图19为本发明实施例提供的另一种换气装置在充气时的结构示意图；
43.图20为本发明实施例提供的另一种换气装置的装配过程示意图；
44.图21为本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图；
45.图22本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图。
46.图中：100-坩埚桶；110-安装孔；111-第一开口；112-第二开口；120-上部区域；130-中间区域；140-下部区域；150-石墨罩；160-锁紧孔；200-坩埚盖；300-换气装置；310-固定件；311-气道；312-外螺纹；313-连接柱；320-移动件；330-安装组件；331-固定条；3311-通孔；332-锁紧件；400-炉体；410-支撑托盘；420-进气口；430-排气口；500-保温单元；600-加热单元；700-抽空单元；800-充气单元。
具体实施方式
47.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。实施例一
48.附图1为本实施例提供的一种坩埚的结构示意图。结合附图1所示，本实施例提供的坩埚主要用于单晶生长，其包括坩埚桶100和盖装于坩埚桶100上方敞口处的坩埚盖200。在坩埚生长晶体时，通常需要加入一定的高纯度的惰性气体作为保护气体，例如氩气，以避免晶体和坩埚受到污染和氧化。氩气会通过坩埚的入口进入坩埚内部，并保持一个恒定的气氛，以保护正在生长的晶体。
49.在单晶生长过程中，除了加入保护气体，还需要通过抽真空的方式从坩埚中抽出一定的气体，以确保晶体生长过程中不受到干扰和污染。加入保护气体和抽出气体的过程是相互协调的，两者共同形成换气过程。
50.现有的坩埚在进行换气时依赖坩埚本身的透气性，以及坩埚各组件间的间隙情况，存在换气效果不佳，难以控制的问题，影响产品的生产效率和效果。因此，为了便于换气控制，提高坩埚桶100内生长腔的空气处理程度，缩短换气处理时间，本实施例对坩埚桶100的结构做出如下改进。
51.附图2为图1的a-a截面图；结合附图2所示，本实施例在坩埚桶100的桶壁上开设有安装孔110，其中安装孔110包括通向坩埚桶100内部的第一开口111和通向坩埚桶100外部的第二开口112(关于第一开口111和第二开口112的位置标识在附图7-附图9中给出)，并且在安装孔110内装设有换气装置300。
52.如图中所示，本实施例的换气装置300被构造为：能够在抽出空气时打开安装孔110与坩埚桶100内腔的连通，进而可以加快空气排出坩埚桶100外，提高换气效率。相反，在充入ar气时，本实施例的换气装置300关闭安装孔110与坩埚桶100内腔的连通，从而防止之前排出的空气回流。为此，本实施例的换气装置300包括固定件310和移动件320，其中移动件320被配置为可在第一开口111和固定件310之间移动，从而在抽气操作中，移动件320布置成移动至抵靠固定件310，以打开第一开口111并通过气道311向坩埚桶100外部排气，而在充气操作中，移动件320布置成移动至封堵第一开口111。
53.需要说明的是，本实施例的坩埚桶100除了安装孔110外原本设有的进出气的结构图中并未示出，该结构可以是本领域技术人员常用的孔和/或缝隙等的开口结构。
54.附图3为本实施例提供的一种坩埚的安装孔110和换气装置300的分布示意图。结合附图3所示，本实施例的坩埚桶100包括沿竖直方向依次设置的上部区域120、中间区域130以及下部区域140。在本实施例中，上部区域120和中间区域130均开设多个安装孔110，以便提高换气效率。下部区域140不开设安装孔110的原因在于碳化硅单晶的原材料在下部区域140堆积，并且制备好的碳化硅单晶在下部区域140沉积，无法换气且易流失碳化硅单晶。
55.通常坩埚桶100的中部区域(即第二区域)温度较高而上部区域120(即第一区域)温度较低，为了避免碳化硅单晶在温度高的中部区域产生的碳化硅气体在抽气过程中过度
流失而容易造成原料缺失，从而影响晶体生长，本发明的本实施例将处于上部区域120的安装孔110的布设密度大于处于中间区域130的安装孔110的布设密度，即相同面积下，上部区域120的安装孔110数量要小于中间区域130的安装孔110数量。由此，本实施例避免中间区域130内的碳化硅单晶气体大量流失，从而确保晶体按照预设值生长。
56.当然，本实施例对于安装孔110在上部区域120和中间区域130的具体布设形式不做过多限制，并且本领域技术人员根据本发明的教导也可以采用其他的布设形式。例如，安装孔110可以在上部区域120和中间区域130沿周向均匀间隔设置，或者非均匀间隔设置，或者在沿周向上下交错设置等。
57.图4为本实施例提供的一种坩埚的立体剖视图；结合附图4所示，可以观察到本实施例的坩埚的内部结构。具体地，附图4示出用于制作碳化硅单晶的原料堆积在坩埚桶100的下部区域140，安装孔110开设于坩埚桶100的侧壁，并且换气装置300填装于安装孔110内。
58.图5为图4的b-b截面图；结合附图5所示，可以看出本实施例给出的一种安装孔110的布设形式，在上部区域120和中间区域130均具有一排或多排安装孔110，每一排均具有多个沿坩埚桶100桶壁周向均匀间隔布设的多个安装孔110，且相邻两排安装孔110形成互相交错布设形式。
59.图6为本实施例提供的固定件310的结构示意图。结合附图6所示，本实施例提供的固定件310为圆柱塞体，其径向尺寸与安装孔110相匹配，以使得固定件310能够通过第二开口112插装至安装孔110内。进一步，在固定件310上开设有连通外界的气道311，该气道311可以通过安装孔110与坩埚内腔连通。
60.可选地，本实施例的气道311开设于固定件310的外周缘，或者说该气道311开设于移动件320邻近安装孔110内壁的区域。具体地，多个气道311沿着固定件310的圆周方向间隔布设，且各气道311均沿着平行于固定件310轴线的方向贯穿固定件310。该气道311成型后可以是图示中的条形槽结构，也可以是条形通孔3311(图中未示出此种方式)。
61.基于上文的描述，本领域技术人员可以理解本实施例的气道311开设的位置不限于上文所示出的，其还可以有其他的开设方式。例如，还可以在固定件310的其他区域开设气道311，只要在抽气时不被固定件310遮挡气道311即可。对此，本实施例将不再进行一一列举。
62.图7为本实施例提供的一种换气装置300在常态(非充气和抽气状态)下的结构示意图。结合附图7所示，可选地，本实施例的移动件320为球状结构，移动件320的形状尺寸需要略小于安装孔110内的空间尺寸，才能实现移动件320的可移动性。本实施例的移动件320可以是表面光滑的致密金属球，当然也可以是其他材料制成，对此不一一列举。
63.相应地，本实施例的第一开口111为圆形开口，且第一开口111的孔径小于移动件320的直径。通过这样的布置方式，本发明的方案即能够实现对移动件320的限位，还能够与移动件320进行密封配合。可以想到的是，还可以在第一开口111处增设密封圈(图中未示出)等结构来提高第一开口111和移动件320的密封性能。
64.可选地，本实施例在固定件310面向移动件320的端面设有凹面，凹面与部分移动件320的形状尺寸相适配。相应地，移动件320的形状尺寸被构造为在抽气操作中，移动件320部分位于凹面内，且与气道311背离第一开口111的一端具有间隔。采用此种结构设计，
本发明的方案使得移动件320部分位于固定件310内，从而在抽气操作中移动件320位于凹面内，由此提高移动件320在抽气操作中的稳定性。
65.当本实施例的固定件310设有与球状的移动件320适配的凹面时，为了避免移动件320遮挡气道311，可以将本实施例的气道311沿图6中的方式开设，并且还可以将球状移动件320的径向尺寸做成稍小于固定件310的径向尺寸，从而避免移动件320影响抽气。
66.当然，本实施例的移动件320的结构形式不限于此。例如移动件320为圆台状结构(图中未示出此种实施方式)，由第二开口112至第一开口111的方向上，移动件320的直径逐渐减小。相应地，本实施例的第一开口111为圆形开口，第一开口111的孔径大于或等于移动件320的最小直径，且小于移动件320的最大直径。
67.另外，为了避免固定件310封堵气道311，还可以在固定件310面向移动件320的端面设有凸台(图中未示出)。在抽气操作中，移动件320抵靠凸台，以使固定件310和移动件320之间形成分别与气道311和第一开口111导通的气体流通间隙。通过这样的设置，本发明的方案无需考虑将移动件320的径向尺寸设计为小于固定件310的径向尺寸。
68.图8为本实施例提供的一种换气装置300在抽气时的结构示意图，图中箭头方向为气流方向。结合附图8所示，本实施例的换气装置300在抽气时，由于负压作用，坩埚桶100内腔的空气向外界流出，进而带动本实施例的移动件320移动至与本实施例的固定件310相抵。此时，坩埚桶100内的空气能够快速流出，进而提高生长腔内空气处理程度，缩短换气处理时间，并且能够在一定程度上提高碳化硅单晶的生产效率。
69.图9为本实施例提供的一种换气装置300在充气时的结构示意图，图中箭头方向为气流方向。结合附图9所示，本实施例的换气装置300在充气时，气流带动移动件320移动至与第一开口111相抵，两者形成密封。此时，已经从坩埚桶100内抽出的空气不会出现过多回流，从而可以保证坩埚桶100内的气氛符合碳化硅单晶的生长需求。
70.图10为本实施例提供的一种换气装置300的装配过程示意图。结合附图10所示，为了便于换气装置300的固定安装，本实施例对固定件310的结构做出改进。具体地，本发明的方案在固定件310的侧壁上开设有外螺纹312，并且在固定件310背离坩埚桶100内腔的一端设有与螺丝刀相适配的十字型槽或一字型槽。相应地，在本实施例的安装孔110靠近第二开口112的一段设有与该外螺纹312相适配的内螺纹(图中未示出)。
71.在装配时，可以先将移动件320装入安装孔110，然后通过螺丝刀等辅助工具将固定件310旋拧至安装孔110内，由此完成换气装置300的装配。可以看出的是，本发明的换气装置结构简单且易于安装。
72.图11为本实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图。结合附图11所示，基于上述的坩埚，本实施例提供了一种碳化硅单晶生成设备，附图中为该设备在对坩埚抽气状态下的结构示意图，图中的箭头方向为气流方向。
73.具体地，该碳化硅单晶生成设备可以包括炉体400、保温单元500、上述的坩埚、加热单元600以及抽空单元700。
74.结合图中所示，本实施例的炉体400下部设有支撑托盘410，保温单元500和坩埚均置于该支撑托盘410上。进一步，炉体400的侧壁或者顶壁开设有进气口420和排气口430，进气口420连通有充气单元，排气口430与本实施例的抽空单元700连通。
75.本实施例的保温单元500安装于炉体400内，保温单元500内设有安装空间，并且保
温装置设有连通安装空间和炉体400内腔的通风结构(图中未示出)。可选地，该保温单元500为罩设于坩埚外的保温软毡，保温软毡的纤维间隙为上述的通风结构。
76.本实施例的坩埚位于保温单元500内，坩埚的结构在以上描述中已经给出，在此本实施例不进行赘述。
77.本实施例的加热单元600安装于炉体400内，并位于保温单元500外围。该加热单元600可选为常用的加热线圈。为了描述的简明，本实施例对其结构和工作原理不再进行描述。进一步，设有安装孔110的坩埚桶100还罩设有用于保护坩埚桶100的石墨罩150，该石墨罩150位于加热单元600和保温单元500之间。
78.本实施例的抽空单元700连接于炉体400的排气口430，并用于抽吸炉体400内腔的气体。该抽空单元700可以是现有任意一种能够产生负压的抽气结构，对此本实施例不进行一一列举。
79.再结合附11图中所示，在抽气时，抽空单元700启动，坩埚内的空气通过坩埚桶100自身的进出气结构以及本实施例的换气装置300流出，然后通过保温单元500和炉体400内腔进入到抽空单元700。
80.图12为本实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在充气时的结构示意图。结合附图12所示，在充气时，抽空装置关闭，单元启动，坩埚内的空气通过坩埚桶100自身的进出气的结构以及本实施例的换气装置300流出，然后通过保温单元500和炉体400内腔进入到抽空单元700。
81.实施例二
82.图13为本实施例提供的另一种坩埚的结构示意图。结合附图13所示，从外部看来，本实施例的坩埚与实施例一中的坩埚相同，因此，对于坩埚的常规结构本实施例不进行过多描述。
83.图14为图13的c-c截面图；结合附图14所示，区别于实施例一种的坩埚桶100的安装孔110开设方式，本实施例的安装孔110沿倾斜方向开设于坩埚桶100的桶壁，且安装孔110的第一开口111的水平高度低于第二开口112的水平高度。
84.采用此种设计时考虑到在充气时，由于移动件320在水平方向的安装孔110内不容易被气流带动至与第一开口111紧密相抵，无法保证密封性。因此，本实施例对安装孔110的结构形式做出优化，将其设计为倾斜状态。由此，在移动件320自身重力下，能够确保其与第一开口111的密封配合。在抽气时，由于气压作用，可以使得移动件320沿背离第一开口111的方向移动，进而解除两者形成的密封状态，由此确保抽气的进行。
85.图15为本实施例提供的另一种坩埚的安装孔110和换气装置300的分布示意图。结合附图15所示，本实施例的安装孔110的开设方式与实施例一中相同或相近，对此，本实施例不进行赘述。
86.图16为本实施例提供的另一种固定件310的结构示意图。结合附图16所述，为了适配于本实施例的倾斜式安装孔110，本实施例将固定件310设计为具有倾斜面的塞体结构。该倾斜面位于固定件310背离坩埚桶100内腔的一侧，并且在该倾斜面上设有用于对接下述安装组件330的连接柱313。
87.与上述实施例同理，本实施例的气道311亦可开设于固定件310邻近安装孔110内壁的区域，即位于固定件310的外周缘，且沿第一开口111至第二开口112的方向贯穿移动件
320。附加地或替代地，该气道311开设于固定件310背离安装孔110内壁的区域，即固定件310的中间区域130，且沿第一开口111至第二开口112的方向贯穿移动件320。
88.图17为本发明实施例提供的另一种换气装置300在常态下的结构示意图。结合附图17所示，在常态下(即非充气和抽气状态)，移动件320在自身重力下封堵第一开口111。本实施例的移动件320也可以是球状结构，其材质可选为金属材料。
89.图18为本发明实施例提供的另一种换气装置300在抽气时的结构示意图。结合附图18所示，在抽气时，移动件320在负压作用下向靠近固定件310的方向移动至抵靠固定件310，进而使得第二开口112打开，坩埚桶100内的空气依次通过第一开口111、安装孔110内部空间和气道311流出坩埚桶100外。
90.图19为本发明实施例提供的另一种换气装置300在充气时的结构示意图。结合附图19所述，在充气时，移动件320在自身重力下封堵第一开口111，避免已经抽出的空气再次进入到坩埚桶100内。
91.图20为本发明实施例提供的另一种换气装置300的装配过程示意图。结合附图20所示，为了便于固定件310的锁紧装配，本实施例的换气装置300还包括安装组件330，安装组件330连接于固定件310背离移动件320的一端，并安装于坩埚桶100。
92.可选地，本实施例的安装组件330包括固定条331和两锁紧件332。固定条331与固定件310相连接，其相对两端均设有通孔3311，两锁紧件332一一对应穿装于通孔3311，锁紧件332可以是螺栓或者螺钉。相应地，本实施例的坩埚桶100开设有两锁紧孔160，安装孔110位于两锁紧孔160之间，锁紧孔160可以是与螺栓或螺钉相适配的螺纹孔，两锁紧件332与两锁紧孔160一一对应连接。
93.在具体装配时，先将移动件320置于倾斜的安装孔110内，然后将带有固定条331的固定件310插装在安装孔110，随后将两个锁紧件332通过两个通孔3311与锁紧孔160对接，完成固定件310的装配。可以看出，这样的装配方式结构简单且易于操作。
94.图21为本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图，图22本发明实施例提供的一种碳化硅单晶生成设备在抽气时的结构示意图。结合附图21和附图22所示，基于上述的坩埚，本实施例还提供了一种碳化硅单晶生成设备，其基础结构与上述实施例相同，区别之处仅在于安装孔110的开设及换气装置300的结构，因此本实施例不对其进行过多描述。
95.在本技术的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本技术另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
96.根据本技术的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本技术的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有特定的方
位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
97.另外，本技术中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
98.虽然本文已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

技术特征：
1.一种坩埚，其特征在于，包括：坩埚盖；坩埚桶，其上盖设有所述坩埚盖，并且所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；以及换气装置，其安装于所述安装孔内；其中，所述换气装置包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口。2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。4.根据权利要求1或3所述的坩埚，其特征在于：所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件；并且/或者，所述气道开设于所述固定件背离所述安装孔内壁的区域，且沿所述第一开口至所述第二开口的方向贯穿所述固定件。5.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于：所述气道开设于所述固定件邻近所述安装孔内壁的区域；所述固定件面向所述移动件的端面设有凹面，所述凹面与部分所述移动件的形状尺寸相适配；其中，所述移动件的形状尺寸被构造为在抽气操作中，所述移动件部分位于所述凹面内，且与所述气道背离所述第二开口的一端具有间隔。6.根据权利要求1或3所述的坩埚，其特征在于：所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。7.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述移动件为圆台状结构，由所述第二开口至所述第一开口的方向上，所述移动件的直径逐渐减小；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径大于或等于所述移动件的最小直径，且小于所述移动件的最大直径。8.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述固定件面向所述移动件的端面设有凸台；
在所述抽气操作中，所述移动件抵靠所述凸台，以使所述固定件和所述移动件之间形成分别与所述气道和所述第一开口导通的气体流通间隙。9.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于：所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。10.根据权利要求9所述的坩埚，其特征在于：所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所述锁紧孔一一对应连接。11.一种碳化硅单晶生成设备，其特征在于，包括：炉体；保温单元，其安装于所述炉体内，内设有安装空间，并且所述保温装置设有连通所述安装空间和所述炉体内腔的通风结构；坩埚，其安装于所述保温单元内，其包括坩埚桶和盖设于所述坩埚桶的坩埚盖、以及换气装置；所述坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，其中所述安装孔包括通向坩埚桶内部的第一开口和通向所述坩埚桶外部的第二开口；所述换气装置安装于所述安装孔内，其包括移动件和固定件，所述固定件固设于所述第二开口处并且其上开设有气道，所述移动件布置成可在所述第一开口和固定件之间移动，使在抽气操作中，所述移动件布置成移动至抵靠所述固定件，以打开所述第一开口并通过所述气道向坩埚桶外部排气，在充气操作中，所述移动件布置成移动至封堵所述第一开口；加热单元，其安装于所述炉体内，并位于所述保温单元外围；以及抽空单元，其连接于所述炉体，并用于抽吸所述炉体内腔的气体。12.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：所述坩埚桶由上至下依次设有第一区域和第二区域，所述第一区域和/所述第二区域均设有若干所述安装孔；其中，处于所述第一区域的所述安装孔的布设密度大于处于所述第二区域的所述安装孔的布设密度。13.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：所述安装孔沿倾斜方向开设于所述坩埚桶的桶壁，且所述第一开口的水平高度低于所述第二开口的水平高度。14.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：所述移动件为球状结构；所述第一开口为圆形开口，所述第一开口的孔径小于所述移动件的直径。15.根据权利要求11所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：所述换气装置还包括安装组件；所述安装组件连接于所述固定件背离所述移动件的一端，并安装于所述坩埚桶。16.根据权利要求15所述的碳化硅单晶生成设备，其特征在于：
所述安装组件包括固定条和两锁紧件，所述固定条中部与所述固定件相连接，其相对两端均设有通孔，两所述锁紧件一一对应穿装于所述通孔；所述坩埚桶开设有两锁紧孔，所述安装孔位于两所述锁紧孔之间，两所述锁紧件与两所述锁紧孔一一对应连接。

技术总结
本披露公开了一种坩埚和碳化硅单晶生成设备，涉及碳化硅晶体生产设备技术领域。坩埚包括坩埚盖、坩埚桶和换气装置；坩埚桶的桶壁上开设有安装孔，安装孔具有相对的第一开口和第二开口；换气装置安装于安装孔内；换气装置包括移动件和固定件，固定件开设有气道，移动件布置成可在第一开口和固定件之间移动。在抽气操作时，移动件打开第一开口，并通过气道向坩埚桶外部排气，在充气时，移动件移动至封堵所述第一开口；使得在抽充气过程中的换气量远大于现有坩埚结构的换气量，操作简单，结构巧妙，能够缩短换气处理时间，提高换气效率，进而提高了单晶碳化硅的生产效率。提高了单晶碳化硅的生产效率。提高了单晶碳化硅的生产效率。


技术研发人员：王旻峰 张洁
受保护的技术使用者：湖南三安半导体有限责任公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/9/7