[实用新型]一种具有可变生长空间的晶体生长装置

说明书

一种具有可变生长空间的晶体生长装置，属于单晶制备领域，具体涉及晶体生长装置，特别涉及在晶体生长过程中根据晶体尺寸动态控制生长空间的晶体生长装置。包括主体立柱，设置在主体立柱之间的主炉体，主炉体内部有坩埚及坩埚加热、支撑结构，坩埚上方有籽晶杆及籽晶杆驱动装置，主炉体为开放的圆筒，通过主炉体驱动电机和主驱动臂定位在主体立柱上；设置与主炉体配套的可移动装置，可移动装置通过上下运动，实现晶体生长空间的变化控制。采用本装置，在晶体生长的初期，生长空间小，热场对流小，容易进行晶体生长的引晶和放肩过程；待晶体长大后，炉体开始随着晶体的长大而伸长，晶体本身的降温会保证晶体生长的稳定性。

技术领域

本实用新型属于单晶制备领域，具体涉及晶体生长装置，特别涉及在晶体生长过程中根据晶体尺寸动态控制生长空间的晶体生长装置。

背景技术

作为半导体材料，单晶的生长需要高温高压环境。目前晶体的生长在一个密闭的固定空间内完成。

大尺寸、长单晶能够尽可能的制备出更多的大尺寸半导体单晶衬底，这样会大幅降低后续器件的成本，目前几乎所有的半导体单晶都在向着大尺寸、长单晶方向发展。

当需要生长制作大尺寸晶体，尤其是对长度有要求时，需要增大密闭空间体积，尤其是在纵向需要增加空间的长度。

由于密闭空间内温度场分布不均匀，空间增大会造成热场内对流大，进行大容量合成及生长高品质、大尺寸、长单晶非常困难。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种适合生长长单晶的生长装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有可变生长空间的晶体生长装置，包括2个或2个以上的主体立柱，设置在主体立柱之间、位于支撑台上的主炉体，主炉体内部有坩埚及坩埚加热、支撑结构，坩埚上方有籽晶杆及籽晶杆驱动装置。

关键在于：主炉体为开放的圆筒，通过主炉体驱动电机和主驱动臂定位在主体立柱上；设置与主炉体配套的可移动装置，可移动装置通过上下运动，实现晶体生长空间的变化控制。

进一步地，所述可移动装置为在主炉体内侧或外侧设置的可移动炉体，可移动炉体通过驱动电机和驱动臂设置在主体立柱上；最内侧或最外侧的可移动炉体顶部密封，其它可移动炉体为开放的圆筒，籽晶杆及籽晶杆驱动装置设置在顶部密封的可移动炉体上。

进一步地，相邻可移动炉体的内径和外径相匹配，主炉体与相邻的可移动炉体之间、可移动炉体之间的间隙为0.1-0.5mm；主炉体和可移动炉体内部设置密封槽，密封槽里有密封圈。

本实用新型的主要设计思想是炉体内密封空间可变。

采用上述装置，在晶体生长过程中，根据晶体生长大小，通过控制密封盖或可移动炉体的上升，动态控制晶体生长空间。

有益效果：对于在高压气氛下生长的晶体来说，炉体尺寸越大，炉体内部对流就越强。而在晶体生长初期，即晶体的引晶和放肩阶段，是晶体生长的关键，对环境的扰动比较敏感。本实用新型在晶体生长的初期，实现小空间下的晶体生长，热场对流小，容易进行引晶和放肩。待晶体长大以后，根据晶体实际尺寸逐渐扩大炉体内的空间。虽然此时空间变大，但是晶体已经具有一定体积，本身散热增强，容易在晶体生长界面前沿建立起高的温度梯度，增强了晶体生长界面的稳定性。通过缩颈，能够制备低缺陷的长单晶。

附图说明

图1至图3为本实用新型的示意图，

图4为图1的局部放大图，

图5为另外一种结构。