[實用新型]氮化鋁單晶的制備裝置

有效

• 申請號: 201120314515.0
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN202359230U
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 莊德津;劉良宏
• 申請（專利權）人: 青島鋁鎵光電半導體有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本實用新型涉及半導體制造裝置，更具體地說，涉及一種氮化鋁單晶的制備裝置。

背景技術

第三代半導體材料由于能量禁帶一般大于3.0電子伏，又被稱為寬禁帶半導體。相比于傳統的硅基和砷化鎵基半導體材料，寬禁帶半導體，例如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)及氮化銦(InN)等，由于其特有的禁帶范圍、優良的光、電學性質和優異的材料性能，能夠滿足大功率、高溫高頻和高速半導體器件的工作要求，在汽車及航空工業、醫療、軍事和普通照明方面具有十分廣泛的應用前景。

氮化鋁是一種優異的寬禁帶半導體材料，是制作可以發射藍綠光和紫外光的發光二極管和激光器、太陽目眩探測器、高能量凝聚態開關和整流器以及高能量密度微波晶體管的理想材料，對氮化鋁等第三代半導體材料及器件的研究和開發，已成為半導體領域的一個熱點。

目前，主要采用升華法制備氮化鋁單晶，其制備裝置主要包括：坩堝、套在坩堝外的多孔的保溫層、套在保溫層上的感應加熱線圈以及最外層的外殼(不銹鋼或金屬銅外殼等)，通過感應加熱線圈加熱坩堝產生高溫，使坩堝中的氮化鋁物料再結晶，從而形成氮化鋁單晶。

在氮化鋁的生長結晶過程中，需要控制其生長形態，以生產出低位錯、高質量的單晶，然而，上述制備裝置的問題在于，很難對氮化鋁生長過程中的形態進行實時監測，不利于氮化鋁生長形態的控制。

實用新型內容

本實用新型解決的問題是提供氮化鋁單晶的制備裝置，便于對氮化鋁生長過程中的形態進行實時監測。

為解決上述問題，本實用新型提供一種氮化鋁單晶的制備裝置，包括：

升降托盤、升降托盤上的坩堝和套在坩堝外的多孔的保溫層，以及石英玻璃套管、感應加熱線圈和第一密封連接件、第二密封連接件，所述石英玻璃套管套在所述保溫層和坩堝外，所述感應加熱線圈套在石英玻璃套管的外壁上，第一密封連接件位于石英玻璃套管下端與升降托盤之間，第二密封連接件位于石英玻璃套管上端之上，所述石英玻璃套管的下端口和上端口分別由第一密封連接件和第二密封連接件實現密封，所述石英玻璃套管由中空的石英內管和石英外管以及石英內管和石英外管間的冷卻水組成。

可選地，所述第一密封連接件包括：第一法蘭、第一O型密封圈、第二O型密封圈和第三O型密封圈，所述第一法蘭位于升降托盤與石英玻璃套管下端之間且位于石英玻璃套管的外側，所述第一法蘭的下表面通過第一O型密封圈與所述升降托盤密封連接，第二O型密封圈位于所述第一法蘭的內壁與石英內管下端的外壁之間，第三O型密封圈位于所述第一法蘭內壁與石英外管下端的外壁之間，石英玻璃套管下端具有軸向伸展的空間。

可選地，所述第一O型密封圈為雙O型密封圈，雙O型密封圈之間為真空。

可選地，所述第二密封連接件包括：第二法蘭、蓋板、第四O型密封圈、第五O型密封圈和第六O型密封圈，所述第二法蘭位于石英玻璃套管上端之上且位于石英玻璃套管的外側，所述蓋板密封通過第六O型密封圈連接所述第二法蘭，第四O型密封圈位于所述第二法蘭的內壁與石英內管上端的外壁之間，第五O型密封圈位于所述第二法蘭內壁與石英外管上端的外壁之間，石英玻璃套管上端具有軸向伸展的空間。

可選地，所述第二O型密封圈和所述第四O型密封圈為雙O型密封圈，雙O型密封圈之間為真空。

可選地，所述感應加熱線圈套在所述石英玻璃套管的外壁上可移動。

可選地，所述多孔的保溫層的材料為石墨多孔型材，所述多孔的保溫層由中空圓柱體和中空圓柱體兩端的實心圓盤組成，所述實心圓盤的正中央有冷卻通道。

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：

本實用新型實施例的氮化鋁單晶的制備裝置，采用石英玻璃套管作為外殼并套有感應加熱線圈，由于石英玻璃具有磁場穿透、耐高溫以及透明的特點，在實現對內部坩堝加熱的同時，還便于通過X射線等手段對氮化鋁生長過程中的晶體形態進行實時監測，從而更好地控制氮化鋁生長形態，以生產出低位錯、高質量的單晶。

附圖說明

通過附圖所示，本實用新型的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。

圖1為根據本實用新型實施例的氮化鋁單晶的制備裝置的剖面示意圖；

圖2為根據本實用新型實施例的第一密封連接件的剖面結構示意圖；

圖3為根據本實用新型實施例的保溫層的結構示意圖。

具體實施方式