[實(shí)用新型]一種氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220730933.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203049096U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐永亮;施海斌;張國(guó)華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海昀豐新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/40
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/40;C30B23/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氮化鋁晶體生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鋁晶體生長(zhǎng)的制備爐。

背景技術(shù)

氮化鋁晶體本身是一種優(yōu)良的直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)，高熱導(dǎo)率，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，是非常理想的紫外光電子材料和用于高溫，高頻和大功率領(lǐng)域的電子材料。同時(shí)，氮化鋁晶體與氮化鎵晶體有非常接近的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)，是外延生長(zhǎng)氮化鎵基光電器件的優(yōu)選襯底材料，對(duì)氮化鋁等第三代半導(dǎo)體材料以及器件的研究開(kāi)發(fā)，已經(jīng)成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。

目前，PVT（物理氣相傳輸法）法是生長(zhǎng)氮化鋁單晶最常用的方法，其基本過(guò)程是氮化鋁物料在高溫下分解升華，然后在低溫區(qū)結(jié)晶形成氮化鋁晶體。

在使用PVT法生長(zhǎng)氮化鋁單晶時(shí)，一般是使制備爐內(nèi)形成軸向溫度梯度，使放置于制備爐內(nèi)的鎢坩堝底部的溫度高于其坩堝蓋的溫度，使坩堝底部的物料在高溫下分解升華為氣態(tài)鋁和氮?dú)猓缓笤跍囟容^低的坩堝蓋上結(jié)合形成為氮化鋁晶體；但是如果坩堝蓋的表面碳和氧含量較高的話(huà)，在生長(zhǎng)初期時(shí)容易產(chǎn)生氧化鋁和碳化鋁雜質(zhì)混入到氮化鋁晶體當(dāng)中，對(duì)氮化鋁晶體的純度產(chǎn)生影響，由此可見(jiàn)坩堝蓋上的雜質(zhì)含量將對(duì)氮化鋁晶體的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。但是目前的氮化鋁晶體制備過(guò)程中均未對(duì)氮化鋁的附著場(chǎng)所進(jìn)行去除雜質(zhì)的操作，因此其生成的氮化鋁晶體的純度無(wú)法滿(mǎn)足更高技術(shù)要求的半導(dǎo)體元件的制備。

因此，如何能夠降低氮化鋁晶體中的雜質(zhì)含量，以制備純度更高的氮化鋁晶體，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐，以降低氮化鋁晶體中的雜質(zhì)含量，制備純度更高的氮化鋁晶體。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的微耕機(jī)的氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐包括保溫裝置和內(nèi)部的筒狀帶底加熱裝置，并且還包括由所述氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐底部穿入所述筒狀帶底加熱裝置內(nèi)部的坩堝升降軸，所述坩堝升降軸與所述筒狀帶底加熱裝置同軸，并可帶動(dòng)安裝在其端部的坩堝下部暴露于筒狀帶底加熱裝置之外。

優(yōu)選的，所述筒狀帶底加熱裝置的側(cè)面由多個(gè)電阻式鎢棒加熱器圍成。

優(yōu)選的，多個(gè)所述電阻式鎢棒加熱器沿周向均勻分布，且相鄰兩根電阻式鎢棒加熱器之間的距離不大于5cm。

優(yōu)選的，所述保溫裝置包括：

套設(shè)在所述筒狀帶底加熱裝置外側(cè)的保溫筒；

設(shè)置于所述筒狀帶底加熱裝置的下部，且與所述筒狀帶底加熱裝置底部具有間隔的底部保溫屏；

設(shè)置于所述筒狀帶底加熱裝置頂部且深入所述筒狀帶底加熱裝置內(nèi)部的頂部保溫屏。

優(yōu)選的，所述底部保溫屏和所述保溫筒均與所述筒狀帶底加熱裝置同心設(shè)置，且所述底部保溫屏套設(shè)于所述保溫筒內(nèi)部。

優(yōu)選的，所述保溫筒為整體加工成型的鎢筒。

優(yōu)選的，還包括套設(shè)于所述保溫筒外側(cè)的側(cè)面保溫屏。

優(yōu)選的，還包括設(shè)置于所述氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐底端的鋯盤(pán)，所述鋯盤(pán)上設(shè)置有用于所述坩堝升降軸穿過(guò)的通孔，且所述側(cè)面保溫屏和所述底部保溫屏均設(shè)置于所述鋯盤(pán)上。

優(yōu)選的，所述底部保溫屏和頂部保溫屏均由多個(gè)鉬片層和鎢片層相間布置而成，并且所述鎢片層由多個(gè)同心的鎢片圓環(huán)構(gòu)成，所述鉬片層由多個(gè)同心的和鉬片圓環(huán)構(gòu)成。

優(yōu)選的，還包括設(shè)置于所述筒狀帶底加熱裝置開(kāi)口端的帶水冷的法蘭，所述頂部保溫屏設(shè)置于所述法蘭上。

本實(shí)用新型所提供的氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐可以提高氮化鋁晶體純度的原理如下：

在坩堝內(nèi)填裝好原料并將坩堝安裝在坩堝升降軸的端部，在氮化鋁制備之前，首先控制坩堝升降軸下降，使坩堝的下部暴露在筒狀帶底加熱裝置之外，然后使筒狀帶底加熱裝置對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)將坩堝的上半部分加熱一段時(shí)間后控制坩堝升降軸將坩堝送回筒狀帶底加熱裝置內(nèi)部進(jìn)行氮化鋁晶體生長(zhǎng)。

由于坩堝的上半部分連同坩堝蓋處于高溫的筒狀帶底加熱裝置內(nèi)部，因此附著于坩堝上半部分以及坩堝蓋上的碳、氧或者其他雜質(zhì)將在高溫的作用下被去除，而此時(shí)由于坩堝的下半部分裸露在筒狀帶底加熱裝置之外，因此其內(nèi)部的原料不會(huì)被加熱升華，一段時(shí)間后，坩堝上半部分以及坩堝蓋內(nèi)的雜質(zhì)已經(jīng)在高溫下被去除干凈，此時(shí)坩堝將被送回筒狀帶底加熱裝置內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行氮化鋁晶體生長(zhǎng)，生長(zhǎng)在坩堝蓋或者坩堝上半部分的氮化鋁晶體的純度將顯著提高。

由以上技術(shù)方案可以看出，由于本實(shí)用新型所提供的氮化鋁晶體生長(zhǎng)制備爐增加了坩堝升降軸，從而實(shí)現(xiàn)了在氮化鋁晶體生長(zhǎng)之前對(duì)氮化鋁晶體生長(zhǎng)位置的雜質(zhì)預(yù)先清除，從而顯著減少了氮化鋁晶體的雜質(zhì)含量，提高了氮化鋁晶體的純度。

附圖說(shuō)明