[实用新型]一种炉体温度可调的冷壁单晶炉

说明书

本实用新型涉及半导体材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种炉体温度可调的冷壁单晶炉，该装置包括晶体生长装置与恒温冷壁炉，所述晶体生长装置设置在恒温冷壁炉内；通过对恒温冷壁炉温度与炉内压力的控制实现晶体生长特定温度场；采用恒温冷壁炉避免环境对晶体生长温场的影响后晶体单晶率获得提升，由60%提升到75%；采用恒温冷壁炉通过对炉内压力的控制避免了石英管的胀管与缩管等现象，实际砷压与设定砷压一直，晶体纵向均匀行得到提升；通过对降温程序的调控，退火周期由原来的140h缩短到116h。缩短了晶体生长周期，提高了经济效益。

技术领域

本实用新型涉及半导体材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种炉体温度可调的冷壁单晶炉。

背景技术

砷化镓（GaAs），属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，由砷和镓两种元素化合而成，外观呈亮灰色，具金属光泽、性脆而硬，是当代国际公认最成熟的第二代化合物半导体材料，具有高频率、高电子迁移率、高输出功率、低噪音以及线性度良好等优越特性，砷化镓材料是目前生产量最大、应用最广泛，因而也是最重要的化合物半导体材料，是仅次于硅的最重要的半导体材料。由于其优越的性能和能带结构，使砷化镓材料在微波器件和发光器件等方面具有很大发展潜力。前砷化镓材料的先进生产技术仍掌握在日本、德国以及美国等国际大公司手中，与国外公司相比国内企业在砷化镓材料生产技术方面还有较大差距。

砷化镓单晶工业化生长工艺主要包括：液封直拉法（LEC）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB）以及垂直梯度凝固法（VGF）等，垂直梯度凝固法具有设备造价低，容易实现程序控制，生长的单晶具有较低的位错密度和较高的完整性、均匀性等诸多优势，VGF生长炉的生长环境都是处于室温环境。随着对晶体质量要求的提升，环境温度及湿度的变化对温度场造成温度起伏进而导致砷化镓晶体质量的波动。石英管内的压力只能是1个大气压左右，不然石英管会破损。

实用新型内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本实用新型提供一种炉体温度可调的冷壁单晶炉，通过对恒温冷壁炉冷壁及炉内气氛及压力控制为晶体生长提供一个不受环境变化影响的晶体生长环境。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种炉体温度可调的冷壁单晶炉，包括晶体生长装置与恒温冷壁炉，所述晶体生长装置设置在恒温冷壁炉内；所述晶体生长装置包括PBN坩埚、石英管、加热器，所述PBN坩埚固定在石英管内，所述石英管内设置有石英帽，石英管放置在炉芯上，炉芯内设置有玻璃棒；所述晶体生长装置外设置有保温装置，所述保温装置为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置内壁镶嵌有加热器，加热器与石英管、炉芯之间设置有空隙；所述恒温冷壁炉包括顶壁、侧壁与底壁，所述顶壁、侧壁与底壁为中空结构，内部分别设置有冷却介质，所述冷却介质温度、流量可通过外界控制。通过控制冷却介质温度来控制系统温度，通过控制冷却介质进水压力实现冷壁炉内冷却介质流量控制。

进一步地，所述加热器设置为六组。

进一步地，所述加热器温度分别独立运作。

进一步地，所述恒温冷壁炉还设置有气压控制系统，所述气压控制系统包括进气阀、出气阀和气压控制装置。

进一步地，所述顶壁、侧壁与底壁中冷却介质温度、流量分别独立控制。

进一步地，所述侧壁设置为1-3组，多组侧壁上下叠加，相邻侧壁固定连接。多个侧壁可有效控制热量散失途径。

进一步地，所述侧壁中冷却介质温度、流量分别独立控制。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：