液相生长氮化镓晶体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜、置于反应釜外的加热装置、放置于反应釜内的坩埚、坩埚内装的生长溶液和籽晶、及电磁感应驱动搅拌装置。所述搅拌装置，有两种：第一种为电磁感应装置驱动搅拌器旋转型，第二种为电磁感应装置驱动坩埚旋转型；所述电磁感应装置，由置于反应釜外的外部线圈装置及与其连接的交变电源、与搅拌器或坩埚固定连接的内部线圈装置组成。本发明专利技术，电磁感应驱动搅拌装置，可使晶体生长溶液混合均匀，搅拌可控，利于晶体均匀生长，较实用。

Device for liquid phase growth of gallium nitride crystal

Including the device, the invention relates to a liquid crystal growth of gallium nitride: reactor, the heating device is arranged outside of the reaction vessel, placed in the reactor within the crucible crucible inside the growth solution and the seed crystal, and the electromagnetic induction driving stirring device. The stirring device has two kinds: the first kind is an electromagnetic induction device to drive the stirrer to rotate, second kinds of electromagnetic induction device to drive the crucible rotation type; the electromagnetic induction device, an external device is composed of a coil is arranged outside of the reaction vessel and its alternating power supply, connected with the mixer or crucible fixedly connected with the internal coil device. The invention relates to an electromagnetic induction driving stirring device, which can make the crystal growth solution uniformly mixed, and can be controlled by mixing, which is beneficial to the uniform growth of the crystal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体材料生长装置领域，尤其涉及一种液相生长氮化镓晶体的装置。
技术介绍
氮化镓(GaN)基半导体材料是重要的直接带隙、宽禁带半导体材料，由于其特有的带隙范围、优异的物理化学性质，在蓝绿LED/LD和功率器件等半导体应用领域有着广阔的市场前景，而受到关注。作为GaN半导体器件应用的基础之一，高质量大尺寸GaN衬底材料的制备尤为重要。钠流法(NaFluxMethod)制备GaN衬底材料，由于能够得到较好的晶体质量(104cm-2),成为目前制备GaN单晶体材料的最佳途径之一。尽管相较于高温高压法(HighNitrogenPressureSolution)与氨热法(AmmothermalGrowth),钠流法对生长装置的要求已经没有那么苛刻，但其装置仍需同时承受温度800℃左右、压力5MPa左右的考验，并且存在生长溶液混合不均匀的问题，中国专利CN1922345A通过一个贯穿反应釜的传动轴实现外部机械旋转传入到反应釜内部以解决生长溶液混合不均匀的问题，但是该设计由于要对反应釜与传动轴接触处进行额外的密封处理，而装置需同时承受高温高压，因此局限了密封材料选材的范围，增加了装置制造的难度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术设计一种液相生长氮化镓晶体的装置，在实现生长溶液混合均匀目的的同时，可以避免反应釜出现额外的密封处，有效地降低了装置制造难度，节约设备成本。本专利技术采取的技术方案如下：一种液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜、置于反应釜外部的加热装置、放置于反应釜内部的坩埚、坩埚内装有晶体生长溶液、和淹没在晶体生长溶液中的籽晶，还包括电磁感应装置及其所驱动的搅拌装置，具体有下面两种：第一种电磁感应装置及其所驱动的搅拌装置，其特征在于，由电磁感应装置驱动搅拌器旋转搅拌晶体生长溶液；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜外的外部线圈装置及与外部线圈装置连接的交变电源、置于反应釜内的内部线圈装置，外部线圈装置与内部线圈装置位置内外相对应；所述内部线圈装置设置在反应釜的内部，位于坩埚上方，通过中轴固定于反应釜顶部；所述搅拌器浸没在生长溶液中，固定连接于内部线圈装置的下方，所述电磁感应装置驱动搅拌器旋转搅拌晶体生长溶液。第二种电磁感应装置及其所驱动的搅拌装置，其特征在于，由电磁感应装置驱动坩埚旋转搅拌晶体生长溶液；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜外的外部线圈装置及与其连接的交变电源、置于反应釜内的内部线圈装置，外部线圈装置与内部线圈装置位置内外相对应；所述支撑台固定连接于内部线圈装置上面，坩埚固定连接于支撑台上面；所述电磁感应装置，处在反应釜下部、坩埚下方。所述搅拌器的类型为，或旋桨式，或涡轮式，或桨式，或锚式，或折叶式，或螺带式。所述内部线圈装置、外部线圈装置为，或空芯线圈，或铁氧体线圈，或铁芯线圈，或铜芯线圈。所述内部线圈装置、外部线圈装置，其线圈个数均大于或等于一个。所述交变电源为，或交流电源，或电压电流大小和方向随时间作不规则变化的电源。所述籽晶是，或蓝宝石衬底，或碳化硅衬底，或硅衬底，或衬底上沉积氮化物薄膜的复合衬底，或氮化物自支撑衬底；所述籽晶的放置，或是水平放置，或非水平放置；所述籽晶至少设置一片。本专利技术的有益效果在于：1、对反应釜没有造成额外密封处的情况下，实现晶体生长溶液的混合均匀，促进晶体均匀生长。2、通过对交变电源所输出的电流电压控制，实现搅拌可控，促进氮化镓可控生长。附图说明附图1是本专利技术实施例一中的液相生长氮化镓晶体的装置示意图；附图2是本专利技术实施例二中的液相生长氮化镓晶体的装置示意图。附图标记说明：11：外部线圈装置，12：内部线圈装置，13：交变电源，14：中轴，15：搅拌器，16：支撑台，21：加热装置，22：反应釜，23：坩埚，24：气路装置，3：晶体生长溶液，4：籽晶。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例一：如图1所示，一种液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜22，置于反应釜22外部的加热装置21，放置于反应釜22内部的坩埚23，坩埚23内装有生长溶液3、及浸没在其中的籽晶4、还包括电磁感应装置、及浸没在晶体生长溶液3中的搅拌器15；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜22外的外部线圈装置11、与外部线圈装置11连接的交变电源13、置于反应釜22内的内部线圈装置12，外部线圈装置11与内部线圈装置12位置内外相对应；所述内部线圈装置12，设置在反应釜22的内部，位于坩埚23上方，通过中轴14固定于反应釜22顶部；所述搅拌器15浸没在生长溶液3中，固定连接于内部线圈装置12的下方，所述电磁感应装置驱动搅拌器15旋转搅拌晶体生长溶液3。调控气路装置24、加热装置21，升温加压至预设的生长条件，使生长原材料融化为晶体生长溶液3；调控交变电源13，令搅拌器15以中轴14为轴心旋转搅拌晶体生长溶液3，使晶体溶解混合均匀，以供氮化镓在籽晶4上面均匀生长环境；将交变电源13设置成脉冲电压电流输出，搅拌器15有规律地围绕着中轴14旋转，促进氮化镓生长；待生长完成，关闭电源13，降温减压取出晶体。实施例二：如图2所示，一种液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜22，置于反应釜22外部的加热装置21，放置于反应釜22内部的坩埚23，坩埚23内装有晶体生长溶液3、浸没在其中的籽晶4、支撑台16及电磁感应装置；电磁感应装置驱动坩埚23旋转搅拌晶体生长溶液3；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜22外的外部线圈装置11及与其连接的交变电源13、置于反应釜22内的内部线圈装置12，外部线圈装置11与内部线圈装置12位置内外相对应；所述支撑台16固定连接于内部线圈装置12上面，坩埚23固定连接于支撑台16上面；所述电磁感应装置，处在反应釜22下部、坩埚23下方。调控气路装置24、加热装置21，升温加压至预设的生长条件，使生长原材料融化为晶体生长溶液3；调控电源13，令支撑台16连同坩埚23以中轴14为轴心旋转，使晶体生长溶液3溶解混合均匀，以供氮化镓在籽晶4上面均匀生长环境；将交变电源13设置成正弦波形电压电流输出，使坩埚23有规律地围绕着中轴14旋转，促进氮化镓生长；待生长完成，关闭电源13本文档来自技高网...

【技术保护点】
液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜、置于反应釜外的加热装置、放置于反应釜内的坩埚、坩埚内装的晶体生长溶液、浸没在晶体生长溶液中的籽晶，其特征在于，还包括电磁感应装置及搅拌器；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜外的外部线圈装置及与外部线圈装置连接的交变电源、置于反应釜内的内部线圈装置，外部线圈装置与内部线圈装置位置内外相对应；所述内部线圈装置设置在反应釜的内部，位于坩埚上方，通过中轴固定于反应釜顶部；所述搅拌器浸没在生长溶液中，固定连接于内部线圈装置的下方；所述电磁感应装置驱动搅拌器旋转搅拌晶体生长溶液。

【技术特征摘要】
1.液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜、置于反应釜外
的加热装置、放置于反应釜内的坩埚、坩埚内装的晶体生长溶液、浸
没在晶体生长溶液中的籽晶，其特征在于，还包括电磁感应装置及搅
拌器；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜外的外部线圈装置及与
外部线圈装置连接的交变电源、置于反应釜内的内部线圈装置，外部
线圈装置与内部线圈装置位置内外相对应；所述内部线圈装置设置在
反应釜的内部，位于坩埚上方，通过中轴固定于反应釜顶部；所述搅
拌器浸没在生长溶液中，固定连接于内部线圈装置的下方；所述电磁
感应装置驱动搅拌器旋转搅拌晶体生长溶液。
2.根据权利要求1所述的液相生长氮化镓晶体的装置，其特征
在于，所述搅拌器的类型为：或旋桨式，或涡轮式，或桨式，或锚式，
或折叶式，或螺带式。
3.液相生长氮化镓晶体的装置，包括：反应釜、置于反应釜外
的加热装置、放置于反应釜内的坩埚、在坩埚内装的晶体生长溶液、
浸没在晶体生长溶液中的籽晶，其特征在于，还包括支撑台及电磁感
应装置；所述电磁感应装置，包括：置于反应釜外的外部线圈装置及
与其连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蛟，罗睿宏，巫永鹏，张国义，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，北京大学东莞光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44