[發明專利]一種液相外延YIG晶體生長自動控制設備

在審

• 申請號: 202211270272.4
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115467015A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李金;武歡;陳川貴;佘建軍;李俊;陳運茂
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: C30B19/06
• 分類號: C30B19/06;C30B19/08;C30B29/28
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于半導體基礎材料領域，特別涉及一種液相外延YIG晶體生長自動控制設備，該設備包括：支架、物料放置臺、爐體以及籽晶桿結構；支架位于設備的底端，用于支撐整個設備；物料放置臺的一端設置在支架內部，另一端設置在爐體的內部；爐體的底部設置在支架頂部，籽晶桿結構設置在爐體的頂部，構成液相外延YIG晶體生長自動控制設備；本發明的設備爐膛采用金屬夾層水冷結構，爐膛頂部及底部設計有匹配溫場的進出孔徑，并設計有T臺結構用于進行溫場密封，爐體沿母線180度開合，便于溫場裝卸。

技術領域

本發明屬于半導體基礎材料領域，特別涉及一種液相外延YIG晶體生長自動控制設備。

背景技術

液相外延技術是從溶液中析出固相物質并沉積在襯底上生成單晶薄層的方法。也是一種成熟的磁性材料(YIG)生長技術，沿外延襯底定向生長的方式可提供高質量外延層，材料致密，摻雜劑可選的范圍廣，材料沉積效率高，外延生長費用較低，這些優點伴隨著開發不同的材料結構和新型器件已經有近50年，目前液相外延技術生長材料不可觀測、溫場控制精度差、設備自控水平較低導致在液相外延生長過程中的工藝重復性差、在大面積襯底上材料均勻生長困難。

發明內容

為解決以上現有技術存在的問題，本發明提出了一種液相外延YIG晶體生長自動控制設備，該設備包括：爐體升降結構、物料放置臺、爐體、提拉頭以及籽晶桿；爐體設置在爐體升降結構上，從而控制爐體的高度和位置；提拉頭與紫晶桿連接，其中提拉頭用于控制紫晶桿的升降；提拉頭固定在爐體升降結構的頂部，使得固定在提拉頭上的紫晶桿位于爐體的上方；物料放置臺與爐體升降結構固定連接，使得放置在物料放置臺上的物料能進入爐體內部。

優選的，爐體升降結構包括底部支架、滑塊、絲桿、導軌、爐體夾緊板、爐體升降電機、豎直支架以及提拉頭旋轉機構；其中豎直支架設置在底部支架上；導軌和絲桿豎直設置在豎直支架上，滑塊穿過絲桿設置導軌上，爐體升降電機與絲桿連接；爐體夾緊板設置在滑塊上，用于的與爐體連接；當爐體升降電機轉動時控制絲桿轉動，滑塊隨著絲桿的轉動在導軌上做上下移動，從而控制爐體夾緊板上下移動；提拉頭旋轉機構設置在豎直支架的頂部平面，且提拉頭旋轉機與提拉頭連接，用于控制提拉頭旋轉。

進一步的，支架由多個鋼條相互固定連接構成，用于支撐整個器件。

優選的，物料放置臺包括坩堝平移機構、坩堝旋轉機構以及坩堝固定結構；坩堝平移機構包括平行導軌、第一電機以及第一滑塊，第一滑塊設置在平行導軌上，且通過第一電機控制滑塊在平行導軌上滑動；坩堝旋轉機構設置在坩堝平移機構的第一滑塊上，其中坩堝旋轉機構的轉軸與坩堝固定結構固定。

優選的，爐體包括爐殼、保溫加熱系統以及閘門系統；爐殼為中空結構，爐殼的中心位置設置有爐膛，坩堝放置在爐膛中；所述保溫加熱系統設置爐體內部，且與爐膛壁緊密貼合，通過保溫加熱系統對爐膛進行加熱保溫；所述閘門系統分別與爐殼和保溫加熱系統連接。

進一步的，保溫加熱系統包括加熱電源和溫場模塊，加熱電源用于給溫場模塊供電。

進一步的，所述溫場模塊由至少兩個溫場構成，溫場與溫場拼接部分采用Z字型連接。

優選的，閘門系統包括三對閘門機構，其中第一對閘門機構設置在爐殼中，用于對爐膛中的坩堝加料；第二對閘門機構設置在保溫加熱系統中，用于調節保溫加熱系統中的溫度；第三對閘門機構設置在爐體升降機構中，用于調節爐體升降機構的壓強。

優選的，提拉頭包括第二支架、第二導軌、第二絲桿、移動滑塊、籽晶桿升降電機、籽晶桿旋轉電機以及籽晶桿夾緊結構；第二支架豎直設置在爐體升降結構的提拉頭旋轉機構上，使得提拉頭隨著旋轉機構旋轉；第二導軌和第二絲桿豎直設置在第二支架上，其中籽晶桿升降電機與第二絲桿連接，用于控制第二絲桿轉動；移動滑塊穿過第二絲桿，設置在第二導軌上；籽晶桿旋轉電機設置在移動滑塊上，其與籽晶桿夾緊結構連接；所述籽晶桿夾緊結構用于固定籽晶桿。