促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置。所述半导体晶体生长装置包括：生长腔室、设置于生长腔室内的反应容器和原料补充容器；所述反应容器用于承载晶体生长所需的籽晶和/或衬底以及容置晶体生长所需的生长原料；升降机构，所述升降机构与所述反应容器和/或原料补充容器传动连接，并至少用于驱使所述反应容器和/或原料补充容器沿预定方向运动，所述反应容器能够相对运动至所述原料补充容器内并与所述原料补充容器相连通。本实施例提供的一种半导体晶体生长装置，可以持续向反应容器中补充相同组分配比的生长原料，保持反应容器中的生长原料化学组分恒定，提高单晶生长质量的片内均匀性。提高单晶生长质量的片内均匀性。提高单晶生长质量的片内均匀性。

【技术实现步骤摘要】
促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置


[0001]本技术涉及一种半导体晶体生长设备，特别涉及一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，属于半导体生长设备


技术介绍

[0002]氮化镓作为第三代半导体核心材料之一，具有禁带宽度大，饱和电子迁移率高，击穿场强高，热导率高，介电常数小，抗辐射性能强，化学稳定性好等优良特性。氮化镓在光学器件和大功率电子器件上都有广泛的应用，如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和大功率晶体管。目前，生产氮化镓的方法主要有四种，高压熔液法，氢化物气相外延法，氨热法，助熔剂法。但是，高压熔液法，氢化物气相外延法，氨热法和助熔剂法。而助熔剂法作为一种近热力学平衡态下的生长方法，具有诸多优势，是目前公认的获得低成本、高质量、大尺寸氮化镓体单晶的生长方法之一。
[0003]通常，助熔剂法氮化镓体单晶的一般生长过程为：选取适当原料(主要为金属镓、金属钠、碳添加剂等)成分配比，将装有生长原料和氮化镓籽晶的坩埚置于生长炉中，在一定生长温度、一定生长压力的氮气氛围，通过控制不同的生长时间，在氮化镓籽晶上液相外延获得一定厚度的氮化镓体单晶。然而，由于助熔剂法生长处于封闭的系统，生长原料的化学组分(主要为金属镓、金属钠、碳添加剂等)随生长过程不断变化，且逐渐偏离原先的配比，仍没有有效的解决，利用机械搅拌生长原料/旋转生长坩埚的生长方法进行液相外延，不可避免地对生长体系产生了扰动，氮化镓的结晶条件容易受到干扰，导致生长的氮化镓单晶存在位错、生长条纹等缺陷。另外，由于氮化镓生长的温度场分布不均，生长的氮化镓质量不均一，严重影响着助熔剂氮化镓的产业化。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，以克服现有技术中的不足。
[0005]为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：
[0006]本技术实施例提供了一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，包括：
[0007]生长腔室、设置于生长腔室内的反应容器和原料补充容器；所述反应容器用于承载晶体生长所需的籽晶和/或衬底以及容置晶体生长所需的生长原料，所述原料补充容器用于容置晶体生长所需的生长原料；以及
[0008]升降机构，所述升降机构与所述反应容器和/或原料补充容器传动连接，并至少用于驱使所述反应容器和/或原料补充容器沿预定方向运动，且所述反应容器和原料补充容器中的一者位于另一者的运动轨迹上，所述反应容器能够相对运动至所述原料补充容器内并与所述原料补充容器相连通。
[0009]与现有技术相比，本技术的优点包括：
[0010]1)本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，可以持续向反应容器中补充相同组分配比的生长原料，保持反应容器中的生长原料化学组分恒定，提高了单晶生长质量的片内均匀性；
[0011]2)本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，可以显著提升生长原料的温度均匀性及原料流动性，避免了生长腔室内部的生长条件扰动，进一步提升了氮化镓的结晶质量；
[0012]3)本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，能够有效实现生长腔室内的热场均匀化，进一步提高了氮化镓单晶的质量均一性；
[0013]4)本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，结构简单，使用、操作和维护简便，且制备和改装的成本低廉，便于推广和应用。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本技术一典型实施案例中提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置的结构示意图；
[0016]图2是本技术一典型实施案例中提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置的结构示意图。
具体实施方式
[0017]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0018]本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，采用体积远大于反应容器的原料补充容器向所述反应容器内补充相同组分配比的生长原料，避免了在封闭的生长腔室中，随晶体生长反应的进行，生长原料被不断消耗而导致化学组分配比偏离预定的最佳状态的问题，从而保持反应容器中的生长原料化学组分恒定，实现单晶生长质量的片内均匀性。
[0019]另外，本技术实施例提供的一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，还使原料补充容器和/或加热机构以一定的转速旋转，从而能够有效实现熔融生长原料的温度均匀化，避免了采用机械搅拌生长原料/旋转反应容器的生长方法导致生长条件的扰动，进而可以获得质量均一性的氮化镓单晶。
[0020]本技术实施例提供了一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，包括：
[0021]生长腔室、设置于生长腔室内的反应容器和原料补充容器；所述反应容器用于承载晶体生长所需的籽晶和/或衬底以及容置晶体生长所需的生长原料，所述原料补充容器用于容置晶体生长所需的生长原料；以及
[0022]升降机构，所述升降机构与所述反应容器和/或原料补充容器传动连接，并至少用
于驱使所述反应容器和/或原料补充容器沿预定方向运动，且所述反应容器和原料补充容器中的一者位于另一者的运动轨迹上，所述反应容器能够相对运动至所述原料补充容器内并与所述原料补充容器相连通。
[0023]在一具体实施方式中，所述反应容器固定在所述生长腔室内，所述原料补充容器与所述升降机构传动连接。
[0024]在一具体实施方式中，所述反应容器沿预定方向设置在所述原料补充容器的上方，其中，所述预定方向为重力方向。
[0025]在一具体实施方式中，所述反应容器与原料补充容器同轴设置。
[0026]在一具体实施方式中，所述反应容器在预定方向上的正投影面积小于所述原料补充容器入口的正投影面积，且所述反应容器的体积小于所述原料补充容器的体积。
[0027]在一具体实施方式中，所述原料补充容器还与第一旋转驱动机构传动连接，所述原料补充容器能够在所述第一旋转驱动机构的驱使下自旋转。
[0028]在一具体实施方式中，所述生长腔室内还设置有加热机构，所述加热机构至少用于对所述生长腔室进行加热，以使所述生长腔室内的温度保持在预定温度。
[0029]在一具体实施方式中，所述加热机构还与第二旋转驱动机构传动连接，所述加热机构能够在所述第二旋转驱动机构的驱使下围绕所述反应容器和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，其特征在于包括：生长腔室、设置于生长腔室内的反应容器和原料补充容器；所述反应容器用于承载晶体生长所需的籽晶和/或衬底以及容置晶体生长所需的生长原料，所述原料补充容器用于容置晶体生长所需的生长原料；以及升降机构，所述升降机构与所述反应容器和/或原料补充容器传动连接，并至少用于驱使所述反应容器和/或原料补充容器沿预定方向运动，且所述反应容器和原料补充容器中的一者位于另一者的运动轨迹上，所述反应容器能够相对运动至所述原料补充容器内并与所述原料补充容器相连通。2.根据权利要求1所述的促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，其特征在于：所述反应容器固定在所述生长腔室内，所述原料补充容器与所述升降机构传动连接。3.根据权利要求1或2所述的促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，其特征在于：所述反应容器沿预定方向设置在所述原料补充容器的上方，其中，所述预定方向为重力方向。4.根据权利要求3所述的促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，其特征在于：所述反应容器与原料补充容器同轴设置。5.根据权利要求3所述的促进原料组分恒定和流动性的半导体晶体生长装置，其特征在于：所述反应容器在预定方向上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司志伟，刘宗亮，徐科，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：新型
国别省市：