半导体晶棒生长管装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种半导体晶棒生长管装置，包括生长管，为空心圆柱体形状，其中一端为封闭的锥部，另一端敞口；生长管的盖，用于封闭所述生长管的敞口；在所述生长管外周设置的加热、保温构件；在所述加热、保温构件外围设置的撤热夹套；其特征在于，在所述撤热夹套顶端部位置上方附近，设置一个排气装置，用于从所述撤热夹套内排出气体。本实用新型专利技术的半导体晶棒生长管设备可以避免采用水作为撤热夹套的冷却介质，而可以采用气体作为冷却介质；同时，由于采用特定安排的排气装置，可以尽快实现生长管设备无明显噪音、稳定的运行。稳定的运行。稳定的运行。

【技术实现步骤摘要】
半导体晶棒生长管装置


[0001]本技术涉及一种半导体晶棒生长管装置，该系统可用于生长例如锗(Ge)、磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)等晶体的晶棒。

技术介绍

[0002]半导体工业中，晶片的制造通常包括生长晶棒、从晶棒切割出粗晶片、对粗晶片磨边、粗抛光、精抛光、清洗、干燥的步骤。生长晶棒的步骤可以采用垂直梯度冷凝法(vertical gradient freezing，简称为VGF法)，其中采用生长管(通常为石英材质)，该管呈空心圆柱体形状，其中一端为封闭的锥部，另一端敞口，敞口可以用盖封闭(例如通过高温融合敞口和盖的方式封闭)；同时还采用坩埚，其外形与所述生长管匹配，为空心圆柱体形状，其中一端为锥部(一般敞口，使用时封堵住开口，或者在使用时保持敞口)，用于放置籽晶(即晶种，用于诱导半导体原料生长出单晶)，另一端敞口，坩埚用于盛载半导体晶棒的原料，盛载半导体原料的坩埚置于所述生长管内，坩埚的锥部嵌入生长管的锥部内。在坩埚内，锥部放置籽晶，籽晶之上放入半导体原料(坩埚敞口一般不封闭)；坩埚置于生长管之后，用生长管的盖封闭生长管，经加热融化半导体原料，再由锥部开始，沿生长管的轴向
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同样也是沿坩埚的轴向
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逐渐降温，最后生长出半导体晶棒。
[0003]由于晶棒生长包括加热、冷却过程，为此，在生长管外周设置有加热、保温构件，在晶体生长过程中，这些加热、保温构件外围温度在室温
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120℃之间变化，为此，在这些加热、保温构件外侧，还设有撤热设施，以保证晶体生长装置的最外侧接近环境温度。现有的晶体生长装置中，加热、保温构件外围设置的撤热设施为夹套式，其中通入水作为冷却介质撤热。然而，长时间运行之后，夹套内水的流通通道中容易形成污垢，导致撤热效果不良，设置导致撤热不均匀的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述技术问题，本技术旨在提供一种半导体晶棒生长管设备，包括
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生长管，为空心圆柱体形状，其中一端为封闭的锥部，另一端敞口；
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所述生长管的盖，用于封闭所述生长管的敞口；
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在所述生长管外周设置的加热、保温构件；
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在所述加热、保温构件外围设置的撤热夹套；
[0009]其特征在于，
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在所述撤热夹套顶端部位置上方附近，设置有一个排气装置，用于从所述撤热夹套内排出气体。
[0011]采用本技术的半导体晶棒生长管设备，可以避免采用水作为撤热夹套的冷却介质，同时，由于采用特定安排的排气装置，可以尽快实现生长管设备无明显噪音、稳定的运行。
附图说明
[0012]图1为本技术的半导体晶棒生长管设备示意图。
[0013]图2为本技术的半导体晶棒生长管设备中，沿对应于所述加热、保温构件顶部位置的水平面处的顶视示意图。
[0014]图3为本技术的半导体晶棒生长管设备示意图，其中在所述生长管敞口端部位置和排气装置之间，设置上短下长的梯形横截面的气体出口导引部分；在底部有一个气体过滤装置，连接至所述撤热夹套的底部。
具体实施方式
[0015]在本技术中，如无其他说明，所有操作均在室温、常压进行。
[0016]在本技术中，考虑半导体晶棒生长管设备实际使用时的定位，以所述半导体晶棒生长管设备中，生长管轴线垂直于水平面的定位作说明，据此，所述生长管封闭的锥部一端朝下，另一端朝上；而所述排气装置位于撤热夹套顶端部位置上方。
[0017]专利技术人在对半导体晶棒生长管设备改造过程中，采用气体替换水作为撤热介质，以设在半导体晶棒生长管设备下部位置的鼓风或者送气装置将气体(通常为空气)送入撤热夹套内。然而，这样的配置在晶体生长过程初期的加热过程中，容易出现局部噪音，一方面，在送风口出现非稳定、连续的声音变化；另一方面，在撤热夹套外侧，会偶尔出现类似金属板发生曲折变化而导致的声音，尤其是当撤热夹套外侧为延展性好的薄金属板时，情况更为明显。因此，需要较长时间才能达到无明显噪音、比较稳定的运行。经进一步分析，专利技术人意识到，这极有可能是因为气体进入撤热夹套内之后，体积迅速膨胀，随着所述加热、保温构件外围温度变化，气体在撤热夹套内的体积变化处于变化过程中，这种体积影响气体在撤热夹套内连续、顺畅地流动，也影响气体在送风口的流动；同时，如果撤热夹套外侧的温度分布不够均匀、连续时，导致其所受压力不均匀，出现类似曲折变化而导致的异响。虽然导致这些杂音的原因未必会直接对晶体生长过程产生不利影响，但是，对于晶体生长这种需要精确控制的过程，任何杂音和异响都是正常生产过程中的干扰，不得不予以关注，并确保这种杂音和异响为非“事故”性质的现象。因此，如果放任这种杂音和异响存在，则需要付出额外的精力来不断地确认它们不是“故障”。有鉴于此，专利技术人继续做了不同的尝试，发现通过在撤热夹套的出气口设置排风装置，则可显著减轻、设置避免所述杂音和异响，并更快地达到整个晶体生长设备的无明显噪音、稳定的运行。
[0018]基于上述研究成果，本技术提供一种半导体晶棒生长管设备，包括
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生长管，为空心圆柱体形状，其中一端为封闭的锥部，另一端敞口；
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生长管的盖，用于封闭所述生长管的敞口；
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在所述生长管外周设置的加热、保温构件；
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在所述加热、保温构件外围设置的撤热夹套；
[0023]其特征在于，
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在所述撤热夹套顶端部位置上方附近，设置一个排气装置，用于从所述撤热夹套内排出气体。在一个优选实施方式中，所述生长管中心轴线延长线和所述排气装置的中心轴线重合，这样，进一步保证气体排出过程的均匀、稳定。
[0025]在一个具体的实施方式中，在所述撤热夹套顶端部位置和排气装置之间，还设置
有上短下长的梯形横截面的气体出口导引部分，这样有助于气体的排出。“上短下长的梯形横截面”类似于截头圆锥的截面。当然，如果希望气体在所述半导体晶棒生长管设备中有更长的停留时间，则可以不采用这种气体出口导引部分。但是，考虑该部分对应的加热、保温构件少，气体继续停留，对于撤热也不会有太大的贡献，所以可以根据实际情况选择是否采用这种气体出口导引部分。
[0026]在一个优选实施方式中，所述撤热夹套在对应于所述加热、保温构件底部位置的宽度d1，与在对应于所述加热、保温构件顶部位置的宽度d2之间，满足下列关系：1.05≦d2/d1≦1.2，优选1.1≦d2/d1≦1.15。进一步优选的是，沿生长管轴向，所述撤热夹套的宽度，由在对应于所述加热、保温构件底部位置的宽度d1，连续、均匀地提高至与在对应于所述加热、保温构件顶部位置的宽度d2。优选地，撤热夹套的宽度增加通过撤热夹套外侧安排实现，例如撤热夹套外侧向外倾斜。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体晶棒生长管装置，包括
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生长管，为空心圆柱体形状，其中一端为封闭的锥部，另一端敞口；
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所述生长管的盖，用于封闭所述生长管的敞口；
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在所述生长管外周设置的加热、保温构件；
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在所述加热、保温构件外围设置的撤热夹套；其特征在于，
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在所述撤热夹套顶端部位置上方附近，设置一个排气装置，用于从所述撤热夹套内排出气体。2.根据权利要求1所述的半导体晶棒生长管装置，其特征在于，所述生长管中心轴线延长线和所述排气装置的中心轴线重合。3.根据权利要求1或2所述的半导体晶棒生长管装置，其特征在于，在所述撤热夹套顶端部位置和排气装置之间，还设置有上短下长的梯形横截面的气体出口导引部分。4.根据权利要求1或2所述的半导体晶棒生长管装置，其特征在于，所述撤热夹套在对应于所述加热、保温构件底部位置的宽度d1，与在对应于所述加热、保温构件顶部位置的宽度d2之间，满足下列关系：1.05≦d2/d1≦1.2。5.根据权利要求4所述的半导体晶棒生长管装置，其特征在于，1.1≦d2/d1≦1.15。6.根据权利要求4所述的半导体晶棒生长管装置，其特征在于，沿生长管轴向，所述撤热夹套的宽度，由在对应于所述加热、保温构件底部位置的宽度d1，连续、均匀地提高至与在对应于所述加热、保...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫里斯，
申请(专利权)人：北京通美晶体技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：