一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的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冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置，包括水冷坩埚的埚壁

【技术实现步骤摘要】
一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置


[0001]本技术涉及晶体生产领域，特别涉及一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置
。

技术介绍

[0002]氧化镓
(
β
‑
Ga2O3)
晶体是一种超宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大
(Eg
＝
4.8
～
5.2eV)
，吸收截止边短
(
～
260nm)
，击穿电场强度高
(8MV/cm)
，化学性能稳定，适合熔体法生长等优点
。
因此，
β
‑
Ga2O3成为高压
、
高功率器件和深紫外光电子器件的优选材料之一，可应用于场效应晶体管
(FETs)、
日盲紫外探测器
、
肖特基二极管
、
气体传感器等
。
[0003]氧化镓具有
α
、
β
、
ε
、
δ
和
γ
五种晶体结构，其中
β
型结构最稳定，温度高于
850℃
时其它相均转化为
β
相
。
β
‑
Ga2O3为一致熔融化合物，能够采用熔体法生长获得
β
‑
Ga2O3体块晶体
。
生长氧化镓晶体的难点在于：在高温缺氧的生长气氛中
>G a 2
O 3
会发生分解反应，生成低价镓的氧化物和单质镓等产物；而镓会与铱金形成合金，造成贵金属损失；并且
β
‑
Ga2O3易产生挛晶
、
镶嵌结构
、
解理开裂
、
螺位错等缺陷
。
因此，获得大尺寸
、
高质量
β
‑
Ga2O3晶体极为困难
。
[0004]提拉法和导模法是目前生长大尺寸氧化镓晶体较为成功的方法
。
德国莱布尼茨晶体生长研究所采用提拉法成功生长出2英寸
β
‑
Ga2O3晶体，日本田村制作所
(Tamura)
和光波公司
(Koha Co.,Ltd)
采用导模法技术率先实现商品化2英寸
β
‑
Ga2O3基片，并试生长出6英寸晶体坯片
。
但这两种生长方法存在不足之处：提拉法和导模法生长
β
‑
Ga2O3晶体均采用铱金坩埚，而一方面镓会对铱金坩埚内壁造成严重的腐蚀，铱金损耗量较大；为了抑制生长过程中
Ga2O3的分解挥发，莱布尼茨晶体生长研究所采用
7bar
高压
CO2气氛生长晶体，这对设备的耐压性提出了更加苛刻的要求
。
另一方面，全球贵金属铱的产量为7吨
/
年，一个制备2英寸氧化镓的铱坩埚需要
10
公斤铱，铱的产量无法满足未来全球电子产业对氧化镓的生产需求，过去5年，铱价格上涨
10
倍以上，铱占氧化镓制备成本的一半以上，氧化镓成本居高不下将大大限制氧化镓的商业化应用
。
更重要的是，铱坩埚使得氧化镓晶体无法在富氧环境工作，铱坩埚法带来的晶体缺陷无法克服
。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置，该装置生产时，氧化镓在富氧环境工作，不使用铱坩埚
。
[0006]技术方案是：一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装载，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置包括水冷坩埚的埚壁
、
高频感应线圈
、
水冷坩埚的底座和耐火底座，水冷坩埚的埚壁由若干水冷管围绕水冷坩埚的底座轴线等距排列围成，高频感应线圈设置在水冷坩埚的埚壁的周围，将水冷坩埚的埚壁包围在内，水冷坩埚的底座放置在耐火底座上，冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还包括氧化镓籽晶夹头，氧化镓籽晶夹头的下端位于高频感应线圈形成的热场中心
。
[0007]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述冷坩埚提拉法制备
大尺寸氧化镓晶体的生长装置还包括若干支撑柱和支撑架，若干支撑柱分布在高频感应线圈外，支撑架连接在若干支撑柱的上端，氧化镓籽晶夹头穿过支撑架并安装在支撑架上，氧化镓籽晶夹头上端连接氧化镓籽晶传动轴
。
[0008]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还设置有隔热板，隔热板设置在水冷坩埚的顶部
。
[0009]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还设置有保温层
。
[0010]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还包括若干环形凹反射屏
。
[0011]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述若干环形凹反射屏与一反射屏传动轴连接
。
[0012]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述若干环形凹反射屏聚焦的位置为晶体生长最大直径位置
。
[0013]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述水冷管直径为2‑
40mm。
[0014]在本技术的一个或多个有效实施的具体实施方式中，所述水冷管高度为
20
‑
200mm。
附图说明
[0015]图1为本技术一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置结构示意图；
[0016]图2为图1支撑架结构示意图；
[0017]图3为本技术另一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置结构示意图；
[0018]图4为图1的生长装置形成的温度分布；
[0019]图5为图3的生长装置形成的温度分布；
[0020]图中，
1、
水冷坩埚的埚壁，
2、
高频感应线圈，
3、
水冷坩埚的底座，
4、
耐火底座，
5、
氧化镓籽晶夹头，
6、
氧化镓籽晶传动轴，
7、
支撑柱，
8、
支撑架，
9、
环形凹反射屏，
10、
隔热板，
11、
保温层，
12、
反射屏传动轴
。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本技术作进一步说明
。
[0022]请参考图1，图1为本技术一种冷坩埚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置，其特征在于，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置包括水冷坩埚的埚壁
(1)、
高频感应线圈
(2)、
水冷坩埚的底座
(3)
和耐火底座
(4)
，水冷坩埚的埚壁
(1)
由若干水冷管围绕水冷坩埚的底座
(3)
轴线等距排列围成，高频感应线圈
(2)
设置在水冷坩埚的埚壁
(1)
的周围，将水冷坩埚的埚壁
(1)
包围在内，水冷坩埚的底座
(3)
放置在耐火底座
(4)
上，冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还包括氧化镓籽晶夹头
(5)
，氧化镓籽晶夹头
(5)
的下端位于高频感应线圈
(2)
形成的热场中心
。2.
根据权利要求1所述的冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置，其特征在于，所述冷坩埚提拉法制备大尺寸氧化镓晶体的生长装置还包括若干支撑柱
(7)
和支撑架
(8)
，若干支撑柱
(7)
分布在高频感应线圈
(2)
外，支撑架
(8)
连接在若干支撑柱
(7)
的上端，氧化镓籽晶夹头
(5)
穿过支撑架
(8)
并安装在支撑架
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐皇哉，承刚，胡树金，
申请(专利权)人：北京厚朴思技术有限公司，
类型：新型
国别省市：