一种14吋砷化镓单晶炉及其拉1‑13根单晶生长方法技术

本发明专利技术公开了一种14吋砷化镓单晶炉及其拉1‑13根单晶生长方法，包括14吋炉膛、2吋PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；所述14吋炉膛呈圆筒状，所述14吋炉膛内沿其高度方向分为3‑10段温场，所述3‑10段温场的区域内设有多个温控点，所述石英管设置在14吋炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内；一种14吋砷化镓单晶的生长方法，该生长方法利用多室砷化镓单晶生长炉进行合成。本发明专利技术设备精度高，其中分布在3‑10段温场的温控点有3‑10个，稳定控制温场，建立合适的温场梯度，进而有效掌握多个2吋单晶棒同时生长的合适的温控规律，可一次性批量式生长得到1‑13根单晶，可以大大提高砷化镓晶棒的生产效率，且成形率较高，可达80％‑100％。

A 14 inch GaAs single crystal pulling furnace and its 1 method 13 single crystal growth

The invention discloses a 14 inch GaAs single crystal growth furnace and method 1 13 single, including 14 inch and 2 inch PBN furnace components, cotton insulation, furnace core, quartz tube, heating plate, sealing ring; the 14 inch cylindrical furnace, the furnace along the height of 14 inches the direction is divided into 3 10 section temperature field, area of the 3 10 section temperature field is equipped with a number of control points, the quartz tube is arranged on the 14 inch inside the furnace bottom, wherein the furnace core is arranged in the quartz tube; a method for growing a 14 inch GaAs single crystal GaAs single crystal, multi room the growth furnace was synthesised using the growth method. The equipment of the invention has high precision, which are distributed in the 10 section of the temperature field of 3 control points of 3 10, stable temperature control, a temperature field gradient suitable, and effectively grasp the temperature appropriate rule of more than 2 inches at the same time, the growth of single crystal rods, one-time batch growth of 1 13 single, can greatly improve the production efficiency of GaAs crystal rod, and the forming rate of up to 80% 100%.

【技术实现步骤摘要】
一种14吋砷化镓单晶炉及其拉1-13根单晶生长方法
本专利技术涉及单晶制备
，尤其涉及一种14吋砷化镓单晶炉及其拉1-13根单晶生长方法。
技术介绍
砷化镓(galliumarsenide)，属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，具有高频率、高电子迁移率、高输出功率、低噪音以及线性度良好等优越特性。主要涉及高端军事电子应用、光纤通信系统、宽带卫星无线通信系统、测试仪器、汽车电子、激光、照明等领域。作为重要的半导体材料，GaAs的电子迁移率为硅和氮化镓的5倍，用于中小功率微波器件具有更低的功率损耗，因此在手机通讯、局域无线网、GPS和汽车雷达等领域中占主导地位。单晶生长方法采用的是垂直梯度凝固法(VGF)。将砷化镓多晶放在PBN坩埚内，再放在石英管内抽真空后密封，然后再放入单晶炉内，通过调整炉内各温区的温度变化，促使生长界面移动生成单晶。该方法通常是一次性生长一根晶棒，无法做到一次性批量式生长，即一炉拉制多跟晶棒。这是由于垂直梯度凝固法拉制单晶对温度控制要求较高，必须具有一整套完整、成熟的温控方案才能生长出质量较高的晶棒。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种14吋砷化镓单晶炉及其拉1-13根单晶生长方法，大大提高砷化镓晶棒的生产效率，温控方案成熟，可一次性批量式生长得到1-13根单晶。根据本专利技术实施例的一种14吋砷化镓单晶炉，包括14吋炉膛、2吋PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；所述14吋炉膛呈圆筒状，所述14吋炉膛内沿其高度方向分为3-10段温场，所述3-10段温场的3-10段区域内设有多个温控点，所述石英管设置在14吋炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内，所述石英管与炉芯之间设有保温棉，所述环形加热片固定在14吋炉膛的内壁上，并且环形加热片靠近石英管的一面呈锯齿状，所述2吋PBN组件整体呈圆柱状，其底部呈漏斗状，安装在石英支撑内部，所述封盖设置在14吋炉膛的顶部开口处。进一步的，温控点的数量为21-35个，3-10段温场的上段区域内均匀分布有10个温控点，3-10段温场的中段区域内均匀分布有15个温控点，3-10段温场的下段区域内均匀分布有10个温控点。进一步的，所述2吋PBN组件的数量为13个，以3-2-3-2-3的任意排列方式均匀排列。一种14吋砷化镓单晶炉拉1-13根单晶的生长方法，包括以下步骤：(1)用1.5小时加热升温到3-10段温场的上段区域1150-1200℃、中段区域1280-1350℃、3-10段温场的下段区域1220-1260℃，然后保温1.5小时；(2)将砷化镓多晶、籽晶装入2吋PBN组件中，再放在石英管内抽真空，当真空度为6.5×10-3Pa后，通过氢氧焰对石英管进行封焊，然后将石英管放入14吋炉膛内；(3)通过温控点控制3-10段温场内的生长温度，加热升温到3-10段温场的下段区域1200℃、3-10段温场的中段区域1300℃、3-10段温场的下段区域1240℃，保温1.5小时，使原料熔融，然后保持3-10段温场的上、中段区域温度不变，3-10段温场的下段区域稳定降低为1180℃，降温时间为24小时，使晶体肩部稳定生长，然后匀速降低温度，使3-10段温场的下段区域1160℃、3-10段温场的中段区域1280℃、3-10段温场的下段区域1220℃，降温时间为12小时，使晶体等径部分稳定生长；(4)当砷化镓晶体结晶结束后，炉内温度降低至1150℃，保温12h，然后以25℃/小时将至室温，晶体生长完毕，得到1-13根2吋砷化镓单晶。本专利技术中，设备精度高，其中分布在3-10段温场的温控点有10个，稳定控制温场，建立合适的温场梯度，进而有效掌握多个2吋单晶棒同时生长的合适的温控规律，可以大大提高砷化镓晶棒的生产效率，且成形率较高，可达80％-100％，3-10段温场温控点超过50个，稳定控制温场，顶部铺设保温棉并封盖，以密闭保温，节约能源，使用环形加热片，使热场均匀节能，可一次性批量式生长得到1-13根14吋单晶。进一步地，砷化镓单晶的长度为120-350mm。本专利技术3-10段温场的环形加热片的设置对热场均匀性起到重要作用；大大提高单晶良率；对单晶质量提高的作用。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术14吋砷化镓单晶炉的剖面结构示意图；图2为本专利技术14吋砷化镓单晶炉的上部横截面示意图；图3为环形加热片的部分结构示意图。图中：114吋炉膛、22吋PBN组件、3保温棉、炉芯4、5石英管、6环形加热片、7封盖、83-10段温场。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例1参照图1-3，一种14吋砷化镓单晶炉，包括14吋炉膛1、2吋PBN组件、保温棉3、炉芯4、石英管5、环形加热片6、封盖7；14吋炉膛呈圆筒状，14吋炉膛内沿其高度方向分为3段温场8，3-10段温场8的区域内设有多个温控点，石英管5设置在14吋炉膛1内的底部，炉芯4设置在石英管5内，石英管5与炉芯4之间设有保温棉3，环形加热片6固定在14吋炉膛1的内壁上，并且环形加热片6靠近石英管5的一面呈锯齿状，增加环形加热片6面积，使得热场均匀并节能，2吋PBN组件2整体呈圆柱状，其底部呈漏斗状，安装在石英支撑5内部，封盖7设置在14吋炉膛1的顶部开口处。进一步的，温控点的数量为21个，3段温场8的下段区域内均匀分布有3个温控点，3-10段温场8的中段区域内均匀分布有15个温控点，3-10段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种14吋砷化镓单晶炉，其特征在于：包括14吋炉膛、2吋PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；所述14吋炉膛呈圆筒状，所述14吋炉膛内沿其高度方向分为3‑10段温场，所述3‑10段温场的区域内设有多个温控点，所述石英管设置在14吋炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内，所述石英管与炉芯之间设有保温棉，所述环形加热片固定在14吋炉膛的内壁上，并且环形加热片靠近石英管的一面呈锯齿状，所述2吋PBN组件整体呈圆柱状，其底部呈漏斗状，安装在石英支撑内部，所述封盖设置在14吋炉膛的顶部开口处。

【技术特征摘要】
1.一种14吋砷化镓单晶炉，其特征在于：包括14吋炉膛、2吋PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；所述14吋炉膛呈圆筒状，所述14吋炉膛内沿其高度方向分为3-10段温场，所述3-10段温场的区域内设有多个温控点，所述石英管设置在14吋炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内，所述石英管与炉芯之间设有保温棉，所述环形加热片固定在14吋炉膛的内壁上，并且环形加热片靠近石英管的一面呈锯齿状，所述2吋PBN组件整体呈圆柱状，其底部呈漏斗状，安装在石英支撑内部，所述封盖设置在14吋炉膛的顶部开口处。2.根据权利要求1所述的14吋砷化镓单晶炉，其特征在于：温控点的数量为21-35个，3-10段温场的上段区域内均匀分布有3-10个温控点，3-10温场的中段区域内均匀分布有15个温控点，3-10段温场的下段区域内均匀分布有3-10个温控点。3.根据权利要求1所述的14吋砷化镓单晶炉，其特征在于：所述2吋PBN组件的数量为13个，以3-2-3-2-3的任意排列方式均匀排列。4.根据权利要求1-3任一项所述的14吋砷化镓单晶炉拉1-13根单晶的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1用1.5小时加...

【专利技术属性】
技术研发人员：易德福，守建川，
申请(专利权)人：江西德义半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36