【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化镓晶体生长，特别是涉及一种氧化镓晶体生长炉及氧化镓晶体生长方法。
技术介绍
1、高温氧化物晶体种类繁多，性能各异，是生产各种电力电子器件、探测器、传感器的基础材料。
2、高温氧化物晶体生长通常在惰性气体保护或真空环境下进行，而氧化镓由于其高温易分解的特点，只能在含氧气氛中进行晶体生长。同时氧化镓熔点高达1793℃，故早期研究和生产都只能采用铱材料作为容器和加热器，所以导模法和直拉法是当时常见的技术手段。随着对晶体质量和产量更高一步的要求，vb法(垂直布里奇曼法)开始进入研究者的视野。
3、vb法本身具有产能大，晶体形状易控制，设备自动化程度高等优点，但鉴于氧化镓晶体生长的特殊性，vb炉(采用垂直布里奇曼法的晶体生长炉)内高温器件的选用和热场结构优化成为了研究的主要方向。
4、由于氧化镓必须在含氧气氛中进行生长，故常规加热手段均不适用。仅有二硅化钼(mosi2)加热器(以下简称硅钼加热器)在含氧气氛下的使用温度满足氧化镓晶体生长需要。现有的用于氧化镓vb法晶体生长炉生产难度较大。而硅钼加热器在高温至低温变化过程中会经历相变临界点，在此过程中极易断裂。随着产能不断扩大，加热器的损失也变得难以接受。
5、同时由于氧化镓在<100>方向和<001>方向易解理的特征，如果晶体生长完成后不能有效减少内部应力，则会在晶体内部产生过多的位错直至出现宏观可见的裂纹，严重影响晶体质量和得率。所以如何尽快使生长完成的氧化镓完成退火，也是目前本领域技术人员面临的主
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种氧化镓晶体生长炉及氧化镓晶体生长方法，以解决上述现有技术存在的问题，减少氧化镓晶体生长炉的热损失，使生长完成的氧化镓晶体能够尽快完成退火，提高氧化镓晶体生长效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种氧化镓晶体生长炉，包括：
3、炉体，所述炉体内设置有功能组件，且所述功能组件将所述炉体的内腔分隔出生长腔和预热退火腔，所述功能组件具有连通孔，所述生长腔利用所述连通孔与所述预热退火腔相连通，所述生长腔内设置第一加热器，所述预热退火腔内设置第二加热器；所述功能组件能够在散热状态和隔热状态之间进行切换；
4、升降机构，所述升降机构包括坩埚和升降组件，所述坩埚能够容纳氧化镓籽晶，所述坩埚设置于所述升降组件上，所述升降组件滑动设置于所述炉体内，所述升降组件能够带动所述坩埚往复运动，以进出所述生长腔以及所述预热退火腔，且所述升降组件能够封堵所述连通孔。
5、优选地，所述第一加热器为硅钼加热器，所述第二加热器包括加热元件，所述加热元件设置于所述预热退火腔的侧壁上。
6、优选地，所述加热元件为加热丝，所述加热元件绕所述预热退火腔的轴线螺旋环绕设置。
7、优选地，所述加热元件的匝间距能够调整。
8、优选地，所述升降组件包括升降杆和封堵板，所述坩埚能够固定于所述升降杆上，所述封堵板的数量为两组，两组所述封堵板分别位于所述坩埚的顶部和底部，且所述封堵板与所述连通孔的形状相匹配，所述封堵板由绝热材料制成。
9、优选地，所述功能组件包括切换结构层，所述切换结构层内部具有介质流道，所述介质流道能够与散热介质源、抽真空设备相连通，所述散热介质源能够向所述介质流道内输送散热介质，所述抽真空设备能够对所述介质流道进行抽真空处理。
10、优选地，所述介质流道环绕所述连通孔设置。
11、优选地，沿所述生长腔与所述预热退火腔的连线方向，所述切换结构层的两侧分别设置绝热隔板，所述绝热隔板由绝热材料制成，所述绝热隔板以及所述切换结构层均具有通孔以形成所述连通孔；
12、所述切换结构层由多孔材质制成。
13、本专利技术还提供一种氧化镓晶体生长方法，利用上述的氧化镓晶体生长炉，包括如下步骤：
14、步骤一、利用所述升降组件带动所述坩埚进入所述预热退火腔内，所述第一加热器和所述第二加热器工作，使所述生长腔和所述预热退火腔均升温至第一温度，期间所述功能组件处于隔热状态；
15、步骤二、保持所述第一温度恒定，保温一段时间；
16、步骤三、利用所述升降组件带动所述坩埚经由所述连通孔进入所述生长腔内，且所述升降组件封堵所述连通孔，所述第一加热器工作，使所述生长腔升温至第二温度，所述功能组件切换至散热状态，氧化镓晶体生长；
17、步骤四、氧化镓晶体生长完成后，利用所述功能组件散热，使所述生长腔内温度降至所述第一温度，所述生长腔降温后，所述功能组件切换至隔热状态；
18、步骤五、利用所述升降组件带动所述坩埚回到所述预热退火腔进行原位退火处理。
19、优选地，所述第一温度为1200℃，所述第二温度为1850℃。
20、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的氧化镓晶体生长炉，包括炉体和升降机构，炉体内设置有功能组件，且功能组件将炉体的内腔分隔出生长腔和预热退火腔，功能组件具有连通孔，生长腔利用连通孔与预热退火腔相连通，生长腔内设置第一加热器，预热退火腔内设置第二加热器；功能组件能够在散热状态和隔热状态之间进行切换；升降机构包括坩埚和升降组件，坩埚能够容纳氧化镓籽晶，坩埚设置于升降组件上，升降组件滑动设置于炉体内，升降组件能够带动坩埚往复运动，以进出生长腔以及预热退火腔，且升降组件能够封堵连通孔。
21、本专利技术的氧化镓晶体生长炉，包括炉体和升降机构，炉体内的功能组件将炉体的内腔分隔出生长腔和预热退火腔，生长腔内设置第一加热器，预热退火腔内设置第二加热器，升降机构包括坩埚和升降组件，升降组件能够带动坩埚进出生长腔和预热退火腔，以使坩埚内的物料能够在预热退火腔内进行预热，在生长腔内完成氧化镓晶体生长，生长完成的氧化镓晶体在预热退火腔内进行退火。本专利技术的生长炉采用生长腔和预热退火腔分隔开来的双腔结构，且功能组件能够散热状态和隔热状态之间进行切换，以适应氧化镓晶体生长和退火处理的不同温度需求，减少生长炉热量损失，提高氧化镓晶体生长效率；同时，本专利技术采用双腔结构，使得生长腔长期工作在加热器最佳工作温度范围内，有效避免了加热器因频繁冷却至阈值以下造成机械损伤，从而对第一加热器提供了有效保护，大幅延长了第一加热器的使用寿命，解决了现有技术中硅钼加热器易损坏的问题，节约了生产成本；另外，本专利技术中生长完成的氧化镓晶体在预热退火腔内进行原位退火，大幅减少了晶体位错，提高了氧化镓晶体质量。
22、与此同时，本专利技术还提供一种氧化镓晶体生长方法，利用上述的氧化镓晶体生长炉，使得氧化镓晶体生长和氧化镓晶体退火能够在不同温度下进行，并利用功能组件控制热量交换，提高了对氧化镓晶体生长过程的可控程度。
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1.一种氧化镓晶体生长炉，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述第一加热器为硅钼加热器，所述第二加热器包括加热元件，所述加热元件设置于所述预热退火腔的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述加热元件为加热丝，所述加热元件绕所述预热退火腔的轴线螺旋环绕设置。
4.根据权利要求3所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述加热元件的匝间距能够调整。
5.根据权利要求1所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述升降组件包括升降杆和封堵板，所述坩埚能够固定于所述升降杆上，所述封堵板的数量为两组，两组所述封堵板分别位于所述坩埚的顶部和底部，且所述封堵板与所述连通孔的形状相匹配，所述封堵板由绝热材料制成。
6.根据权利要求1-5任一项所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述功能组件包括切换结构层，所述切换结构层内部具有介质流道，所述介质流道能够与散热介质源、抽真空设备相连通，所述散热介质源能够向所述介质流道内输送散热介质，所述抽真空设备能够对所述介质流道进行抽真空处理。<...
【技术特征摘要】
1.一种氧化镓晶体生长炉，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述第一加热器为硅钼加热器，所述第二加热器包括加热元件，所述加热元件设置于所述预热退火腔的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述加热元件为加热丝，所述加热元件绕所述预热退火腔的轴线螺旋环绕设置。
4.根据权利要求3所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述加热元件的匝间距能够调整。
5.根据权利要求1所述的氧化镓晶体生长炉，其特征在于：所述升降组件包括升降杆和封堵板，所述坩埚能够固定于所述升降杆上，所述封堵板的数量为两组，两组所述封堵板分别位于所述坩埚的顶部和底部，且所述封堵板与所述连通孔的形状相匹配，所述封堵板由绝热材料制成。
6.根据权利要求1-5任一项所述的氧化镓晶体生长炉，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琤，杨守智，沈典宇，王芸霞，
申请(专利权)人：杭州镓仁半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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