[實用新型]一種爐體溫度可調的冷壁單晶爐

有效

• 申請號: 201921569220.0
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN210620996U
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 柴曉磊;高佑君;樊海強
• 申請（專利權）人: 山西中科晶電信息材料有限公司
• 主分類號: C30B29/42
• 分類號: C30B29/42;C30B11/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

本實用新型涉及半導體材料制備技術領域，更具體而言，涉及一種爐體溫度可調的冷壁單晶爐，該裝置包括晶體生長裝置與恒溫冷壁爐，所述晶體生長裝置設置在恒溫冷壁爐內；通過對恒溫冷壁爐溫度與爐內壓力的控制實現晶體生長特定溫度場；采用恒溫冷壁爐避免環境對晶體生長溫場的影響后晶體單晶率獲得提升，由60%提升到75%；采用恒溫冷壁爐通過對爐內壓力的控制避免了石英管的脹管與縮管等現象，實際砷壓與設定砷壓一直，晶體縱向均勻行得到提升；通過對降溫程序的調控，退火周期由原來的140h縮短到116h?？s短了晶體生長周期，提高了經濟效益。

技術領域

本實用新型涉及半導體材料制備技術領域，更具體而言，涉及一種爐體溫度可調的冷壁單晶爐。

背景技術

砷化鎵（GaAs），屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體，由砷和鎵兩種元素化合而成，外觀呈亮灰色，具金屬光澤、性脆而硬，是當代國際公認最成熟的第二代化合物半導體材料，具有高頻率、高電子遷移率、高輸出功率、低噪音以及線性度良好等優越特性，砷化鎵材料是目前生產量最大、應用最廣泛，因而也是最重要的化合物半導體材料，是僅次于硅的最重要的半導體材料。由于其優越的性能和能帶結構，使砷化鎵材料在微波器件和發光器件等方面具有很大發展潛力。前砷化鎵材料的先進生產技術仍掌握在日本、德國以及美國等國際大公司手中，與國外公司相比國內企業在砷化鎵材料生產技術方面還有較大差距。

砷化鎵單晶工業化生長工藝主要包括：液封直拉法（LEC）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB）以及垂直梯度凝固法（VGF）等，垂直梯度凝固法具有設備造價低，容易實現程序控制，生長的單晶具有較低的位錯密度和較高的完整性、均勻性等諸多優勢，VGF生長爐的生長環境都是處于室溫環境。隨著對晶體質量要求的提升，環境溫度及濕度的變化對溫度場造成溫度起伏進而導致砷化鎵晶體質量的波動。石英管內的壓力只能是1個大氣壓左右，不然石英管會破損。

實用新型內容

為了克服現有技術中所存在的不足，本實用新型提供一種爐體溫度可調的冷壁單晶爐，通過對恒溫冷壁爐冷壁及爐內氣氛及壓力控制為晶體生長提供一個不受環境變化影響的晶體生長環境。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為：

一種爐體溫度可調的冷壁單晶爐，包括晶體生長裝置與恒溫冷壁爐，所述晶體生長裝置設置在恒溫冷壁爐內；所述晶體生長裝置包括PBN坩堝、石英管、加熱器，所述PBN坩堝固定在石英管內，所述石英管內設置有石英帽，石英管放置在爐芯上，爐芯內設置有玻璃棒；所述晶體生長裝置外設置有保溫裝置，所述保溫裝置為下部開口的中空筒狀結構，所述保溫裝置內壁鑲嵌有加熱器，加熱器與石英管、爐芯之間設置有空隙；所述恒溫冷壁爐包括頂壁、側壁與底壁，所述頂壁、側壁與底壁為中空結構，內部分別設置有冷卻介質，所述冷卻介質溫度、流量可通過外界控制。通過控制冷卻介質溫度來控制系統溫度，通過控制冷卻介質進水壓力實現冷壁爐內冷卻介質流量控制。

進一步地，所述加熱器設置為六組。

進一步地，所述加熱器溫度分別獨立運作。

進一步地，所述恒溫冷壁爐還設置有氣壓控制系統，所述氣壓控制系統包括進氣閥、出氣閥和氣壓控制裝置。

進一步地，所述頂壁、側壁與底壁中冷卻介質溫度、流量分別獨立控制。

進一步地，所述側壁設置為1-3組，多組側壁上下疊加，相鄰側壁固定連接。多個側壁可有效控制熱量散失途徑。

進一步地，所述側壁中冷卻介質溫度、流量分別獨立控制。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：