一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置。一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置包括：石英管；位于石英管内上部的上石英舟；位于石英管内下部的下石英舟；至少一个闭合支撑环；以及至少一个C型支撑件，至少一个支撑桥；其中，上石英舟和下石英舟的端部都设有籽晶腔，并且上石英舟和下石英舟的籽晶腔位于石英管的同一端；下石英舟的籽晶腔穿过闭合支撑环，并且上石英舟的籽晶腔支撑在闭合支撑环的上方；一个C型支撑件与一个支撑桥配合形成闭合孔，下石英舟穿过闭合孔，并且上石英舟支撑在所述支撑桥的上方。本实用新型专利技术采用双舟设计，一次可生产两根单晶，相比现有技术提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置
本技术涉及半导体制备领域，特别涉及一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置。
技术介绍
水平布里奇曼法，简称HB，是生长砷化镓单晶的主要方法之一。其原理是：将生长单晶的砷化镓原料水平放置于一个舟型器皿中，舟型器皿一般选择石英材质，舟的一端为尖细条型便于放置籽晶。将石英舟放置于生长管中，生长管一般采用石英材质。将生长管抽成真空之后水平放置于水平布里奇曼单晶生长炉内。在这种方法中，砷化镓晶体的生长可以通过移动加热炉体或移动舟型坩埚来达到。然而传统生长装置都采用单舟设计，生产效率低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置，该装置采用双舟设计，一次可生产两根单晶，相比现有技术提高了生产效率。为了实现以上目的，本技术提供了以下技术方案：一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置，包括：石英管；位于所述石英管内上部的上石英舟；位于所述石英管内下部的下石英舟；至少一个闭合支撑环；以及至少一个C型支撑件，至少一个支撑桥；其中，所述上石英舟和所述下石英舟的端部都设有籽晶腔，并且所述上石英舟和所述下石英舟的籽晶腔位于所述石英管的同一端；所述下石英舟的籽晶腔穿过所述闭合支撑环，并且所述上石英舟的籽晶腔支撑在所述闭合支撑环的上方；一个所述C型支撑件与一个所述支撑桥配合形成闭合孔，所述下石英舟穿过所述闭合孔，并且所述上石英舟支撑在所述支撑桥的上方。上述水平砷化镓单晶双舟生长的装置可以达到以下技术效果：(1)C型支撑件、支撑桥和闭合支撑环这些固定件，保证两个石英舟可以稳定放置于同一石英管内，提高了装置稳定性；(2)两个石英舟的设计可以保证一次生产两根单晶，相比现有技术提高了生产效率；(3)虽然改进了装置结构，但仍适用于现有工艺条件，降低了装置升级难度。在此基础上，各部分结构还可以进一步改进，具体如下。优选地，所述闭合支撑环为石墨基热解氮化硼支撑环，所述C型支撑件为石墨基热解氮化硼支撑环，所述支撑桥为石墨基热解氮化硼支撑桥。C型支撑件、支撑桥和闭合支撑环都采用石墨基热解氮化硼材质，高密度热压石墨保证了支撑的强度，氮化硼沉积层保证了支撑件对生长环境的相对惰性与洁净，而且热解氮化硼的制备技术成熟，经过特定的处理可重复使用。优选地，包括至少两个所述C型支撑件和至少两个所述支撑桥。C型支撑件和所述支撑桥的数量通常依舟的长度而定，可根据实际情况增减。优选地，所述上石英舟的长度＜所述下石英舟的长度，以保证受热稳定性和均匀性。优选地，所述C型支撑件的外径＜所述支撑桥的长度，这样支撑更牢固，优选相差2mm以内。优选地，所述下石英舟相对于所述上石英舟向中温区偏移。下石英舟相对于所述上石英舟向中温区偏移时可对下舟籽晶腔进行冷端保护，此处的中温区是指石英管置于加热炉后，炉的中温区。优选地，所述上石英舟长度为350-650m，所述下石英舟长度为400-700mm，所述上石英舟的籽晶腔长度为30-40mm，所述下石英舟的籽晶腔长度为50-60mm。优选地，所述下石英舟相对于所述上石英舟向中温区偏移20-50mm。另外，装置中其他零件的尺寸可以根据实际需要而定，例如典型的产品：石英管内径60-100mm，壁厚3-8mm；支撑桥厚度为2-3mm、宽度为20-50mm；C型支撑件厚度为4-6mm、宽度10-30mm；闭合支撑环厚度为2-6mm、宽度10-30mm。综上，与现有技术相比，本技术达到了以下技术效果：(1)实现了一次生长2根晶体，生产效率比传统单舟长晶方法大幅提高；(2)采用热解氮化硼支撑桥对上舟进行支撑，热解氮化硼支撑桥技术成熟，经过特定的处理可重复使用；(3)采用石墨基热解氮化硼闭合支撑环和石墨基热解氮化硼C型支撑件对上舟及其籽晶腔进行支撑，既保证了高温下的支撑强度又保证了生长环境的清洁，其经过特定的处理可重复使用；(4)采用下舟相对上舟向中温区偏移30-50mm的方法对下舟籽晶进行冷端保护，大大提高了熔接籽晶的成功率。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。图1为本技术提供的装置整体示意图；附图标记：1-籽晶腔，2-上舟，3-下舟，4-石英封泡，5-支撑桥，6-石英管，7-支撑环，8-C型支撑件。具体实施方式下面将结合实施例对本技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本技术，而不应视为限制本技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1如图1所示的装置，包括石英管；位于石英管6内上部的上舟2；位于所述石英管内下部的下舟3；一个闭合支撑环7；以及两个C型支撑件8，两个支撑桥5；上舟2和下舟3的左端都设有籽晶腔1，下舟3的籽晶腔穿过闭合支撑环7，上舟2的籽晶腔支撑于闭合支撑环7上。下舟3穿过两个C型支撑件8内，两个C型支撑件8分别由两个支撑桥5封闭，上舟2支撑于两个支撑桥5上方。石英管6的左端为低温区，右端为高温区。支撑环7；以及两个C型支撑件8、两个支撑桥5都采用石墨基热解氮化硼材质。上舟2和下舟3均采用石英材质。利用上述装置生产水平砷化镓单晶的方法如下：步骤1：如图1所示，依次将支撑环7、2支C型支撑件8放入内径为78mm的石英管6中。C型支撑件分别置于150mm、350mm处。步骤2：选取舟宽65mm、舟深33mm、舟长450mm的石英舟作为下舟3，放入60mm长的籽晶。准备一锭重量4100克外形尺寸比下舟略小的整锭砷化镓多晶，将其平坦的放入下舟内。步骤3：用夹具将下舟3小心平放到石英料管中、C型支撑件上。步骤4：用夹具将厚度为2.8mm、宽度为20mm的热解氮化硼支撑桥5放置于150mm、350mm处，支撑桥5的两端与C型支撑件8平稳接触。步骤5：将舟宽55mm、舟深27mm、舟长400mm的石英舟作为上舟2装入30mm长的籽晶和2500克砷化镓多晶料。步骤6：用夹具将上舟2小心放置在下舟、C型支撑件8和热解氮化硼支撑桥上5。步骤7：抽真空密封。步骤8：装炉升温。步骤9：熔接籽晶。步骤10：晶体生长，出炉后上下舟内晶体检测均符合要求。实施例2与实施例1采用的装置的区别是：采用更大尺寸的装置，为此增加了一组C型支撑件和支撑桥，具体过程如下：步骤1：依次将支撑环、3个C型支撑放入内径为85mm的石英料管中。C型支撑分别置于150mm、375m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置，其特征在于，包括：/n石英管；/n位于所述石英管内上部的上石英舟；/n位于所述石英管内下部的下石英舟；/n至少一个闭合支撑环；/n以及至少一个C型支撑件，至少一个支撑桥；/n其中，所述上石英舟和所述下石英舟的端部都设有籽晶腔，并且所述上石英舟和所述下石英舟的籽晶腔位于所述石英管的同一端；所述下石英舟的籽晶腔穿过所述闭合支撑环，并且所述上石英舟的籽晶腔支撑在所述闭合支撑环的上方；一个所述C型支撑件与一个所述支撑桥配合形成闭合孔，所述下石英舟穿过所述闭合孔，并且所述上石英舟支撑在所述支撑桥的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种水平砷化镓单晶双舟生长的装置，其特征在于，包括：
石英管；
位于所述石英管内上部的上石英舟；
位于所述石英管内下部的下石英舟；
至少一个闭合支撑环；
以及至少一个C型支撑件，至少一个支撑桥；
其中，所述上石英舟和所述下石英舟的端部都设有籽晶腔，并且所述上石英舟和所述下石英舟的籽晶腔位于所述石英管的同一端；所述下石英舟的籽晶腔穿过所述闭合支撑环，并且所述上石英舟的籽晶腔支撑在所述闭合支撑环的上方；一个所述C型支撑件与一个所述支撑桥配合形成闭合孔，所述下石英舟穿过所述闭合孔，并且所述上石英舟支撑在所述支撑桥的上方。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述闭合支撑环为石墨基热解氮化硼支撑环，所述C型支撑件为石墨基热解氮化硼支撑环，所述支撑桥为石墨基热解氮化硼支撑桥。

【专利技术属性】
技术研发人员：许所成，李万朋，权盼，赵敬平，越云雷，许兴，
申请(专利权)人：有研光电新材料有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13