[发明专利]一种用于VB法InP单晶生长的单晶炉

说明书

本发明涉及半导体材料制备技术领域，公开了一种用于VB法InP单晶生长的单晶炉，包括单晶炉架和压力容器，压力容器安装在单晶炉架上，压力容器为两端敞开的中空结构，压力容器的一端可拆卸的密封安装有第一法兰，压力容器的另一端密封安装有第二法兰，第一法兰远离压力容器的一侧设置有第一压板，第二法兰远离压力容器的一侧设置有第二压板，第一压板与第二压板之间设置有紧固机构；压力容器的内壁上固定连接有U型隔板，U型隔板将压力容器的内部分隔为加热腔、埚降腔和动力腔。本发明解决目前的单晶炉各部分材料都是导热性能较差的保温材料制作，控温与实际温度存在滞后性，对控温精度要求特别高，造成成品率较低的问题。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种用于VB法InP单晶生长的单晶炉。

背景技术

磷化铟(InP)是重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料之一,是继Si、GaAs之后的新一代电子功能材料。GaAs、InP等具有Ge、Si所不具备的优越特性(如电子迁移率高、禁带宽度大等等),可以在微波及光电器件领域有广泛的应用。InP材料适于制造毫米波变频器件,可广泛应用于雷达通信,精确制导,InP基微波器件是新一代卫星通信和精确制导的关键元器件,它直接决定武器装备系统的快速反应能力。

目前获得InP单晶材料的方法主要是垂直温度梯度凝固(VGF)法，首先将磷化铟多晶料进行清洗后与掺杂剂、B₂O₃液封剂、高纯红磷、籽晶等装入清洗好的PBN坩埚中，再一起放入石英坩埚中，使用分子真空泵将石英坩埚内部抽至真空，用氢氧焰将抽至真空的石英坩埚密封；采用多段加热结构的加热器，建立垂直方向的温度梯度，将磷化铟多晶料熔化，控制各温区的降温速度，使生长界面缓慢向上移动，实现磷化铟定向凝固生长。在进行磷化铟单晶生长时，随着温度上升，配料时装入的高纯红磷将升华成红磷蒸汽，在石英坩埚内部产生2.75Mpa的压力，需要在压力容器内充入略高于2.75Mpa的氮气或氩气平衡压力。

垂直温度梯度凝固(VGF)法虽然能进行InP单晶材料的生产，但由于VGF单晶炉各部分材料都是导热性能较差的保温材料制作，控温与实际温度存在滞后性，对控温精度要求特别高，造成成品率较低。

垂直布里奇曼(VB)法工艺与VGF法类似，区别是保持温度场不变，生长界面固定不动，使坩埚缓慢下降，实现晶体的定向凝固生长，能保证较高的成品率。但由于磷化铟生长时需要保持高达3Mpa的离解压，目前市场上没有用于VB法磷化铟单晶生长的单晶炉。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于VB法InP单晶生长的单晶炉，解决目前的单晶炉各部分材料都是导热性能较差的保温材料制作，控温与实际温度存在滞后性，对控温精度要求特别高，造成成品率较低的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种用于VB法InP单晶生长的单晶炉，包括单晶炉架和压力容器，所述压力容器安装在单晶炉架上，所述压力容器为两端敞开的中空结构，所述压力容器的一端可拆卸的密封安装有第一法兰，所述压力容器的另一端密封安装有第二法兰，所述第一法兰远离压力容器的一侧设置有第一压板，所述第二法兰远离压力容器的一侧设置有第二压板，所述第一压板与第二压板之间设置有紧固机构；所述压力容器的内壁上固定连接有U型隔板，所述U型隔板将压力容器的内部分隔为加热腔、埚降腔和动力腔；所述加热腔与坩降腔连通，且所述加热腔的直径大于坩降腔的直径，所述加热腔的内壁上固定安装有加热器；所述加热腔内设置有坩埚托，所述坩埚托靠近第一法兰的一端设置有用于安装石英坩埚的凹槽，所述坩埚托的另一端固定连接有支撑杆；所述动力腔内设置有下拉动力机构，所述下拉动力机构上固定连接有连接杆，所述连接杆滑动的穿过U型隔板与支撑杆连接；所述第一法兰上穿设在有通气管，所述通气管的一端与压力容器的加热腔连通，所述通气管的另一端固定连通有开关阀；所述单晶炉架上安装有控制器，所述控制器与加热器和步进电机电连接。