倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件技术方案

本实用新型专利技术公开了一种倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，包括用于连接VGF坩埚和上炉体的转接卡具，在所述VGF坩埚下方设有倒吸管，其特征在于：所述转接卡具与所述上炉体的上炉盖相连，在所述转接卡具上设有用于形成坩埚卡槽的卡环和冷却柱、向上穿过所述上炉盖的平衡气管，所述VGF坩埚的顶部限位在所述坩埚卡槽内。本实用新型专利技术的有益效果是：通过设计转接卡具，实现炉盖和VGF坩埚的密封连接，同时还能将籽晶杆引入VGF坩埚中，是倒吸熔体和LEC和VGF联合晶体生长的关键部件，并且转接卡具还可以重复使用。并且转接卡具还可以重复使用。并且转接卡具还可以重复使用。

【技术实现步骤摘要】
倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件


[0001]本技术涉及一种倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，尤其适用于具有挥发元素的化合物半导体，例如磷化铟、磷化镓等材料。

技术介绍

[0002]磷化铟、磷化镓等化合物半导体材料。广泛应用于光纤通信、微波及毫米波器件、太阳能电池等许多高新
，在航空航天、网络通讯、雷达等军用及民用领域应用广泛。
[0003]化合物半导体的合成方法主要由：直接合成、扩散合成和注入合成等。对于磷化铟、磷化镓等高饱和蒸气压的物质，通常需要扩散合成和注入合成。注入合成可以大幅缩短合成时间，可以避免杂质的引入，提高材料纯度。而注入合成后直接制备晶体，既可以减少晶体的制备时间又可以减少制备步骤，大幅晶体的物理品质。
[0004]最常用的半导体晶体的生长方法有：液封直拉技术（Liquid Encapsulated Czochralski, LEC），蒸气压控制直拉技术（Vapor Pressure
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Controled Czochralski, VCZ），热屏直拉技术（Hot Wall Czochralski, HWC），以及全液封直拉技术（Fully Encapsulated Czochralski, FEC）；Bridgman 技术分为：垂直布里奇曼技术（Vertical Bridgman, VB），水平布里奇曼技术（Horizontal Bridgman, HB），垂直梯度凝固技术（Vertical Gradient Freezing, VGF）以及水平梯度凝固技术（Horizontal Gradient Freezing, HGF）等。
[0005]传统的VGF坩埚不与炉体密封。原料放入传统的VGF坩埚后，通过石英帽将其焊接密封，或者VGF坩埚开放然后通过放入其内部的籽晶进行晶体生长，不具有倒吸后进行晶体生长的功能。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题是提供一种倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，通过设计转接卡具实现VGF坩埚和上炉体的连接，便于通过平衡气管控制上炉体内的压力以实现倒吸。
[0007]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，包括用于连接VGF坩埚和上炉体的转接卡具，在所述VGF坩埚下方设有倒吸管，其特征在于：所述转接卡具与所述上炉体的上炉盖相连，在所述转接卡具上设有用于形成坩埚卡槽的卡环和冷却柱、向上穿过所述上炉盖的平衡气管，所述VGF坩埚的顶部限位在所述坩埚卡槽内。
[0008]进一步的，在所述转接卡具和所述上炉盖间设有第一密封圈，在所述VGF坩埚和所述坩埚卡槽间设有第二密封圈。
[0009]进一步的，所述平衡气管与压差管相连并且在压差管上设有压差计。
[0010]进一步的，在所述转接卡具上设有用于连接热电偶的转接孔。
[0011]进一步的，在倒吸管的顶部设有延伸管，延伸管与VGF坩埚的内壁配合形成容置氧化硼Ⅱ的储存槽，储存槽体积大于氧化硼Ⅱ熔化后体积。
[0012]进一步的，在VGF坩埚外侧设置VGF坩埚支撑和加热系统，所述加热系统包括用于给VGF坩埚加热和第一加热器、第二加热器、第三加热器、第四加热器和第五加热器以及给倒吸管加热的加热器。
[0013]本技术的有益效果是：通过设计转接卡具，实现炉盖和VGF坩埚的密封连接，同时还能将籽晶杆引入VGF坩埚中，是倒吸熔体和LEC和VGF联合晶体生长的关键部件，并且转接卡具还可以重复使用；通过冷却柱实现水冷，同时通过卡环和橡皮圈密封VGF坩埚端面，通过冷却柱和VGF坩埚挡环结构阻挡气流，进一步降低橡皮圈附近的温度；设计了VGF坩埚，其通过倒吸管吸入合成后的第一熔体，存在内部设置储存槽用于储存VGF和LEC生长所需的氧化硼，该处的氧化硼可以随着熔体上升布满VGF管内壁，便于后期晶体整体脱离坩埚。
[0014]下面结合附图对本技术进行详细说明。
附图说明
[0015]图1是本技术结合倒吸式化合物半导体晶体合成系统的示意图；
[0016]图2是主炉体结构示意图；
[0017]图3是转接卡具与上炉盖及VGF坩埚的装配示意图；
[0018]图4是转接卡具的主视图；
[0019]图5是转接卡具的后视图；
[0020]图6是转接卡具的剖视图；
[0021]图7是注入合成系统示意图；
[0022]图8是装炉示意图。
[0023]在附图中：1：主炉体；1
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1主炉体口；2：上炉体；2
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1：上炉盖；3：基座；4：主立柱；5：上炉体支撑台；5
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1：上炉体清洗孔；5
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2：上炉体支撑台柱；6：主炉体支撑台；6
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1：主炉体清洗孔；6
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2：主炉体支撑台柱；7：籽晶杆驱动装置装载台；8：籽晶杆驱动装置；9: 籽晶杆；10：上观察窗；11：转接卡具；11
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1：平衡气管；11
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2：第一密封圈；11
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3：第二密封圈；11
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4：卡环；11
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5：螺孔； 11
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6：转接孔；11
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7：中心孔；11
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8：密封槽；11
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9：观察孔；11
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10：坩埚卡槽；11
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11：冷却柱；12：第一合成驱动电机；13：第二合成驱动电机；14：下观察窗；15：合成转动杆；16：合成注入系统；16
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1：注入合成加热器；16
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2：装载器；16
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3：注入合成管；17：合成坩埚；18：坩埚支撑；19：主加热器；19
‑
1：辅助加热器；20：熔体I；21：第一保温套；22：坩埚杆；23：坩埚杆驱动；24：坩埚杆驱动装载台；25：充气管；26：真空管；27：坩埚杆热电偶； 28：上保温层外壳；29：VGF坩埚；29
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1：倒吸管；29
‑
2：延伸管；29
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3：储存槽；29
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4：VGF坩埚支撑；29
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5：VGF坩埚挡环；30：上保温层；31：第一加热器；32：第二加热器；33：第三加热器；34：第四加热器；35：第五加热器；36：倒吸管加热器；37：倒吸管保温层；38：第一热电偶；39：第二热电偶；40：第三热电偶；41第四热电偶；42：籽晶杆热电偶；43：籽晶夹持；44：籽晶；45：第二熔体；46：晶体；47：氧化硼Ⅰ；47
‑
1：氧化硼Ⅱ；48：纯铟；49：紧固螺钉；50：红磷；51：压差计；52：压差管。
具体实施方式
[0024]参见附图1、3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，包括用于连接VGF坩埚（29）和上炉体（2）的转接卡具（11），在所述VGF坩埚（29）下方设有倒吸管（29
‑
1），其特征在于：所述转接卡具（11）与所述上炉体（2）的上炉盖（2
‑
1）相连，在所述转接卡具（11）上设有用于形成坩埚卡槽（11
‑
10）的卡环（11
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4）和冷却柱（11
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11）、向上穿过所述上炉盖（2
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1）的平衡气管（11
‑
1），所述VGF坩埚（29）的顶部限位在所述坩埚卡槽（11
‑
10）内。2.根据权利要求1所述的倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，其特征在于：在所述转接卡具（11）和所述上炉盖（2
‑
1）间设有第一密封圈（11
‑
2），在所述VGF坩埚（29）和所述坩埚卡槽（11
‑
10）间设有第二密封圈（11
‑
3）。3.根据权利要求1所述的倒吸式化合物半导体晶体合成系统中VGF坩埚的连接组件，其特征在于：所述平衡气管（11
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书杰，孙聂枫，卜爱民，付莉杰，邵会民，刘峥，徐森锋，史艳磊，李晓岚，王阳，孙同年，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：