【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷化铟单晶生长领域，尤其涉及一种磷化铟单晶的生长设备及方法。
技术介绍
1、磷化铟被广泛应用于生产射频器件、光模块、led(mini led及micro led)、激光器、探测器、传感器、太空太阳能电池等器件，在5g通信、数据中心、新一代显示、人工智能、无人驾驶、可穿戴设备、航天等领域具有广阔的应用空间。
2、磷化铟半导体材料具有宽禁带结构，并且电子在通过inp材料时速度快，因此利用磷化铟芯片制造的卫星信号接收机和放大器可以工作在100ghz以上的极高频率，并且有很宽的带宽，受外界影响较小，稳定性很高。因此，磷化铟是一种比砷化镓更先进的半导体材料，有可能推动卫星通信业向更高频段发展。
3、磷化铟单晶制备技术壁垒高，能够使单晶批量化生长的技术主要有高压液封直拉法(lec)、垂直温度梯度凝固法(vgf)和垂直布里奇曼法(vb)。中国磷化铟制备技术与国际水平仍有较大差距，国内企业产能规模较小，大尺寸磷化铟晶片生产能力不足。
4、而传统vgf生长得到的磷化铟单晶合格率低，且在直径方面主要以2"和少量的3"为主，难以满足应用市场的需求。lec生长出的磷化铟单晶虽然成晶率高，但受位错高，载流子浓度和电子迁移率分布不均匀的影响，间接影响了大功率微波器件的应用寿命和成本。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种磷化铟单晶的生长设备及方法，能够提高晶体生长的成晶率和品质。
2、本专利技术的实施例提供了一种磷化铟单晶的生长设备，包括：磷化铟多
3、在其中一些实施例中，磷化铟多晶料装载机构包括：氮化硼坩埚、石英管和石英帽。氮化硼坩埚具有从上往下依次设置的第一坩埚段、第二坩埚段和第三坩埚段，第一坩埚段为竖直设置的管状结构，第二坩埚段为从上往下逐步收缩的锥状结构，第三坩埚段为竖直设置的管状结构。石英管具有从上往下依次设置的第一管段、第二管段和第三管段，第一管段为竖直设置的管状结构，第二管段为从上往下逐步收缩的锥状结构，第三管段为竖直设置的管状结构。石英管套设在氮化硼坩埚的外部，第一管段与第一坩埚段配合，第二管段与第二坩埚段配合，第三管段与第三坩埚段配合。石英帽封闭在石英管的顶部管口处。
4、在其中一些实施例中，压力腔机构包括：压力腔体、腔体上盖、腔体下盖、腔体支撑腿和压力控制结构。压力腔体为竖直设置的筒状结构，压力腔体限定出压力腔。腔体上盖盖设在压力腔体的顶部开口处，腔体上盖具有上开孔。腔体下盖盖设在压力腔体的底部开口处。腔体支撑腿支撑在压力腔体的底部。压力控制结构安装在上开孔处，压力控制结构控制压力腔体的内部压力。
5、在其中一些实施例中，压力腔机构还包括：冷却循环水管。冷却循环水管盘绕在压力腔体的外周壁上。
6、在其中一些实施例中，加热结构包括：加热炉体、控温热电偶、炉体堵塞和炉体支撑腿。加热炉体为竖直设置的筒状结构，加热炉体限定出加热腔，各个温区沿竖直方向布置。控温热电偶包括多个，各个控温热电偶分别控制各个温区的温度。炉体堵塞封堵在加热腔的顶部炉口处。炉体支撑腿支撑在加热炉体的底部。
7、在其中一些实施例中，加热结构还包括：匀热衬管。匀热衬管套设在加热炉体中。
8、在其中一些实施例中，升降和旋转机构包括：支撑托、支撑杆、密封圈、旋转控制电机和升降控制电机。支撑托具有从上往下依次设置的第一支撑段和第二支撑段，第一支撑段为从上往下逐步收缩的锥状结构，第二支撑段为竖直设置的管状结构。支撑杆穿过腔体下盖，支撑杆的上端可带动支撑托升降和旋转，支撑杆的下端设置在压力腔体的下方。密封圈密封在支撑杆与腔体下盖之间。旋转控制电机输出端与支撑杆的下端连接。升降控制电机控制支撑托的升降。
9、在其中一些实施例中，支撑托还具有设置在第二支撑段的下方的第三支撑段，第三支撑段为竖直设置的管状结构。支撑杆的上端插入至第三支撑段中，支撑杆的上端抵触第三支撑段与第二支撑段之间的台阶面，支撑杆的外周壁与第三管段的内周壁在周向上卡接。
10、本专利技术的实施例提供了一种磷化铟单晶的生长方法，包括以下步骤：将磷化铟多晶料清洗干净，放入洁净烘箱中烘干。将石英管、石英帽、氮化硼坩埚清洗干净，放在百级洁净间的洁净工作台上晾干。将烘干的磷化铟多晶料装入到晾干的氮化硼坩埚内。将装好磷化铟多晶料的氮化硼坩埚装入到石英管内，将石英管和石英帽安装到真空封管炉上将石英管的顶部管口封住。将装号磷化铟多晶料的石英管装入加热炉体内，并放置在支撑托上。将加热炉体的顶部炉口使用炉体堵塞塞紧。将腔体上盖盖上，并用高压螺栓压紧，通过冷却循环水管进行降温保护。通过压力控制结构控制加热炉体内压力达到2.7mpa，向加热炉体内充入惰性气体。通过控温热电偶使加热炉体的各个温区升到预设温度，通过升降控制电机将氮化硼坩埚调整到预设位置，通过旋转控制电机将氮化硼坩埚的旋转速度控制到20rad/h。从下往上开始降低加热炉体的各个温区的温度，使磷化铟晶体生长。待加热炉体的最上方的温区的温度降低到100℃以下后，停止旋转氮化硼坩埚，并停止对加热炉体进行加热，将压力腔体内气体完全排出，打开腔体上盖，取出磷化铟晶体。
11、在其中一些实施例中，取出磷化铟晶体后，将磷化铟晶体的头尾切片，观察磷化铟晶体的生长情况，并取样检测磷化铟晶体的各项指标是否合格。
12、根据本专利技术的实施例提供的一种磷化铟单晶的生长设备，包括：磷化铟多晶料装载机构、压力机构、加热机构、升降和旋转机构。磷化铟多晶料装载机构用于装载磷化铟多晶料和籽晶。压力机构具有压力腔，压力机构用于对压力腔中的压力进行控制。加热机构具有加热腔，加热腔供磷化铟多晶料装载机构设置，加热腔具有多个温区，加热机构设置在压力腔中，加热腔与压力腔连通，加热机构用于对各个温区的温度进行控制。升降和旋转机构用于控制加热腔中的磷化铟多晶料装载机构的升降和旋转。本专利技术的设备成晶率高、温度易于控制、操作简单、单晶质量较高，能大大的提高效率，降低成本，提高竞争力等。
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1.一种磷化铟单晶的生长设备，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，所述磷化铟多晶料装载机构包括：
3.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，压力腔机构包括：
4.如权利要求3所述的生长设备，其特征在于，压力腔机构还包括：
5.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，所述加热结构包括：
6.如权利要求5所述的生长设备，其特征在于，所述加热结构还包括：
7.如权利要求1-6任一所述的生长设备，其特征在于，所述升降和旋转机构包括：
8.如权利要求7所述的生长设备，其特征在于，
9.一种磷化铟单晶的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的生长方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种磷化铟单晶的生长设备，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，所述磷化铟多晶料装载机构包括：
3.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，压力腔机构包括：
4.如权利要求3所述的生长设备，其特征在于，压力腔机构还包括：
5.如权利要求1所述的生长设备，其特征在于，所述加热结构包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔印彬，
申请(专利权)人：北京铭镓半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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