一种基于VGF法的InP晶体生长炉制造技术

技术编号:14947275 阅读:361 留言:0更新日期:2017-04-01 13:27
本发明专利技术公开了一种基于VGF法的InP晶体生长炉,属于半导体晶体生长设备技术领域。本发明专利技术所述InP晶体生长炉包括:炉底座,炉壁,且炉底座与炉壁形成密闭空间,在炉底座开设通气口,在炉底座上表面固定连接有坩埚托,在坩埚托上方放置有坩埚,在坩埚托与坩埚外侧同轴放置有无底面的隔离筒,在隔离筒外周垂直方向间隔设置有多段加热元件,每段加热元件均固定有电极安装座,加热电极通过电极安装座与加热元件连接,并延伸至炉底座外部,且在每段加热元件底部均固定连接有加热器安装板。本发明专利技术中加热器安装板阻隔相邻加热元件之间的热对流及热辐射,使加热元件的加热温度保持稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶体生长设备
,具体地,特别涉及一种基于VGF法的InP晶体生长炉
技术介绍
磷化铟(InP)是由III族元素铟(In)和V族元素磷(P)化合而成III-V族化合物半导体材料,在半导体材料领域具有非常重要的战略性地位,是目前光电器件和微电子器件不可替代的半导体材料。与锗、硅材料相比,InP具有许多优点:直接跃迁型能带结构,具有高的电光转换效率;电子迁移率高,易于制成半绝缘材料,适合制作高频微波器件和电路;工作温度高;具有强的抗辐射能力;作为太阳能电池材料的转换效率高等。因此,InP材料被广泛应用在固态发光、微波通信、光纤通信、微波、毫米波器件、抗辐射太阳能电池等高
InP单晶已成为一种重要的光电子和微电子基础材料,用于制造光纤通信用的激光器、探测器、网络光通信用的集成电路以及高频微波器件。图1是现有技术中基于VGF(垂直梯度凝固法)法的InP晶体生长炉示意图,如图1所示,坩埚5底部细径处放置有引导InP晶体生长所用籽晶17,上方的InP多晶料18被加热元件7加热融化。加热元件7有多段,在坩埚5外围垂直等间隔分布。通过供给加热元件7各段不同的加热功率,使坩埚内形成温度由下至上逐渐升高的温度梯度。在此温度梯度的驱动下,InP熔体在籽晶处吸附,形核,长大从而得到所需直径及质量的InP晶体。因此,坩埚内温度及温度梯度的稳定对于生长高质量的InP晶体至关重要。图1中热电偶保护管15内含有单条热电偶,可探测籽晶17处的温度,通过供给从下到上不同位置处加热元件7不同的加热功率,形成由下至上温度增加的温度梯度,例如温度梯度为0.1℃~10℃/cm,每段加热元件7的加热功率根据热电偶实时反馈的数据而改变,其中,每段加热元件7均通过两个左右对称的加热电极8支撑(图1中只显示了其中一根)。现有基于VGF法的InP晶体生长炉,相邻两段加热元件之间因自然对流及热辐射的原因,会影响加热元件的加热温度稳定。此外,InP生长时,晶体表面在高温下因解离会产生部分磷蒸气,虽然InP晶体上方的液封剂氧化硼及高压腔体内的惰性气体能抑制InP的解离,但因高温下解离迅速,仍会有部分磷蒸气溢出,从而对坩埚内已经形成的温度分布产生扰动。以上两个原因,使现有VGF法的InP单晶生长炉内的温度及温度梯度不稳定,从而影响InP晶体的生长质量。
技术实现思路
鉴于以上问题,本专利技术的目的是提供一种基于VGF法的InP晶体生长炉,以解决相邻两段加热元件之间自然对流和热辐射对炉内温度分布稳定性影响的问题,有利于生长出高质量的InP晶体。为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:本专利技术所述基于VGF法的InP晶体生长炉,包括炉底座,炉壁,且炉底座与炉壁形成密闭空间,在炉底座开设通气口,在炉底座上表面固定连接有坩埚托,在坩埚托上方放置有坩埚,在坩埚托与坩埚外侧同轴放置有无底面的隔离筒,在隔离筒外周垂直方向间隔设置有多段加热元件,每段加热元件均固定有电极安装座,加热电极通过电极安装座与加热元件连接,并延伸至所述炉底座外部,在每段加热元件底部均固定连接有加热器安装板,用于隔离两个相邻的加热元件。优选的,在加热元件与炉壁之间设置有保温筒,且保温筒上端设置有密封盖。进一步地,优选的,加热器安装板为圆环状结构,内环直径比隔离筒外径大1~2mm,外环直径比保温筒内径小1~2mm。优选的,加热元件为圆环状结构,材质为高纯石墨,加热器安装板的材质为耐热保温材料。优选的,在加热元件与加热器安装板之间安装有绝缘环,防止加热元件和加热器安装板之间导电。进一步地,位于最下端的加热器安装板固定连接有加热器支撑座,加热器支撑座通过多个支撑杆与炉底座上表面固定连接。进一步地,加热器安装板之间通过多个连接杆固定连接。进一步地,电极安装座位于加热元件的同一端。优选的,在炉底座垂直安装有保护套管,在保护套管内包裹有多根热电偶,垂直安装于加热元件内圆柱侧,每根热电偶对应一个加热元件,探测加热元件的温度。优选的,隔离筒上端固定连接有密封盖,隔离筒与密封盖形成密闭空间,在隔离筒底端开设有通气孔。与现有技术相比,本专利技术具有以下优点和有益效果:一、在每段加热元件底部固定连接有加热器安装板,阻隔相邻加热元件之间的热对流及热辐射,使加热元件的加热温度保持稳定;二、隔离筒上端用密封盖密封,且在隔离筒底端开设通气孔,使InP晶体表面受高温解离的解离蒸气被引导至隔离筒底部,在底部遇冷沉积,避免了解离蒸气对加热元件的干扰。附图说明图1是现有基于VGF法的InP晶体生长炉示意图;图2是现有InP晶体生长炉中加热元件的安装示意图;图3是本专利技术所述基于VGF法的InP晶体生长炉优选实施例剖面示意图;图4是本专利技术所述InP晶体生长炉优选实施例的加热元件安装示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明,以便于本专利技术更加清楚和易于理解。图3是本专利技术所述基于VGF法的InP晶体生长炉优选实施例剖面示意图,如图3所示,本专利技术所述基于VGF法的InP晶体生长炉包括:炉底座1,炉壁2,且炉底座1与炉壁2固定连接,通过安装在炉底座1轴向凹槽处的密封环形成密闭空间。在炉底座1开设通气口3,通过通气口3向炉内通入惰性气体或实现腔体内抽真空,以实现必要的InP晶体的生长工艺条件。在炉底座1的上表面中央位置固定连接有坩埚托4,在坩埚托4上方放置有坩埚5,在坩埚托4与坩埚5外侧同轴放置有无底面的隔离筒6,隔离筒6为耐高温材料,例如金属钼、陶瓷和高纯石墨等,隔离筒6的底端与炉底座1凸出的台阶配合定位。图3中显示,隔离筒6外周垂直方向等间距排列有四个加热元件7,加热元件7为圆环状结构,供给四个加热元件不同的加热功率,使坩埚5内形成由下至上温度逐渐增加的温度梯度,在此温度梯度的驱动下,促进InP晶体的生长。在四段加热元件7的外圆环上的不同位置均固定有电极安装座71,加热电极8通过电极安装座71与加热元件7连接,并延伸至炉底座1的外部。每个加热元件7底部均固定连接有加热器安装板9,且加热器安装板9之间间距相等,将两个相邻的加热元件7隔离开,阻隔了相邻不同加热温度的加热元件7之间的热对流及热辐射,使加热元件7的加热温度稳定。此外,在加热元件7与炉壁2之间设置有保温筒10,保温筒10的材质为耐热保温材料,本专利技术优选为石墨毡,且保温筒10上端设置有密封盖,下端可直接放置在炉底座1的上表面,便于维护时拆卸,在保温筒10的底部开设有一个通气孔101,以使保温筒10内外侧的腔体保持连通。加热器安装板9为圆环状结构,其中,加热器安装板9的内径与隔离筒6外径相近,本专利技术优选加热器安装板9的内环直径比隔离筒6外径大1~2mm,加热器安装板9的外径与保温筒10内径相近,本专利技术优选加热器安装板9的外环直径比保温筒内径小1~2mm。加热器安装板9的内环和外环分别与隔离筒6的外环和保温筒10的内环保持一定间隙,既便于安装,也能有效阻止相邻加热元件7之间的热对流和热辐射,从而避免不同加热温度的加热元件7之间的相互干扰。在本专利技术中,加热元件7的材质为高纯石墨,加热器安装板9为耐高温保温材料,本专利技术优选为石墨毡,两者都为导电材料,则在加热元件7与加热器安装板9之间安装有绝缘环11,以防止加热元件7和加热器安装板9之间导电,从而避本文档来自技高网
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一种基于VGF法的InP晶体生长炉

【技术保护点】
一种基于VGF法的InP晶体生长炉,包括炉底座,炉壁,所述炉底座与所述炉壁形成密闭空间,所述炉底座开设通气口,所述炉底座上表面固定连接有坩埚托,所述坩埚托上方放置有坩埚,所述坩埚托与所述坩埚外侧同轴放置有无底面的隔离筒,所述隔离筒外周垂直方向间隔设置有多段加热元件,其特征在于,每段所述加热元件均固定有电极安装座,加热电极通过所述电极安装座与所述加热元件连接,并延伸至所述炉底座外部,在每段所述加热元件底部均固定连接有加热器安装板,用于隔离两个相邻的加热元件。

【技术特征摘要】
1.一种基于VGF法的InP晶体生长炉,包括炉底座,炉壁,所述炉底座与所述炉壁形成密闭空间,所述炉底座开设通气口,所述炉底座上表面固定连接有坩埚托,所述坩埚托上方放置有坩埚,所述坩埚托与所述坩埚外侧同轴放置有无底面的隔离筒,所述隔离筒外周垂直方向间隔设置有多段加热元件,其特征在于,每段所述加热元件均固定有电极安装座,加热电极通过所述电极安装座与所述加热元件连接,并延伸至所述炉底座外部,在每段所述加热元件底部均固定连接有加热器安装板,用于隔离两个相邻的加热元件。2.根据权利要求1所述的基于VGF法的InP晶体生长炉,其特征在于,所述加热元件与所述炉壁之间设置有保温筒,所述保温筒上端设置有密封盖。3.根据权利要求2所述的基于VGF法的InP晶体生长炉,其特征在于,所述加热器安装板为圆环状结构,内环直径比所述隔离筒外径大1~2mm,外环直径比所述保温筒内径小1~2mm。4.根据权利要求1所述的基于VGF法的InP晶体生长炉,其特征在于,所述加热元件为圆环状结构,材质为高纯石墨,所述加热器安装板的材质为...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨翠柏方聪陈丙振
申请(专利权)人:北京鼎泰芯源科技发展有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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