一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚，涉及晶体生长技术领域；所述双层壁坩埚包括内坩埚，所述内坩埚为由圆筒部与漏斗部结合构成的一体成型结构，所述圆筒部位于所述内坩埚的上部，所述漏斗部位于所述内坩埚的下部；其特征在于，还包括套设于所述内坩埚的外壁的保温层。本实用新型专利技术的双层壁坩埚，在原有内坩埚局部增加了保温层结构，在升温的同时，能够让内坩埚内介质的温度均匀的增强，局部温度稳态升高，降低了出现孪晶和花晶的几率。同时，本实用新型专利技术的双层壁坩埚提高了热场内部的热流密度，增加了整个晶体生长温度场的纵向温度梯度，进一步提高了磷化铟单晶率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚
本技术涉及电子晶体生长领域，特别是涉及一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚。
技术介绍
磷化铟是极具战略性的重要半导体材料之一，在光通信、毫米波高频、低噪声、宽带微电子集成等领域具有重要的应用。随着磷化铟基器件的广泛应用，磷化铟单晶制备工艺就显得尤为重要，现在普遍使用的磷化铟晶体生长方法是VGF法(垂直温度梯度法)，也成为温度梯度凝固发，这种生长方法可以抑制在晶体生长中位错缺陷的产生，从而得到低位错密度缺陷的磷化铟衬底，晶体表面不离解，无需复杂的等径控制系统就可自然得到直径均匀的晶体(由坩埚形状所决定)，便于大规模生产。但VGF法对温度控制精度和温度场的设定要求是非常复杂和苛刻的，温度场要在动态变化过程中维持恒定的变化规律和顺序，并要保持定向生长所需要的温度梯度。这里所指的温度梯度，包含了纵向温度梯度和径向温度梯度。两种温度梯度共同作用于温度场当中，温度梯度的设定和调整对生长单晶非常关键；所以一直以来研究人员都在不停地摸索温度场中的温度梯度，对晶体生长的温度梯度的控制是一个难题。另外传统的VGF法进行晶体生长时，加热元件在增加加热功率时会以脉冲式的加热方式进行，这样会带来较大的温度波动，增加了出现孪晶和花晶的几率。
技术实现思路
本技术的旨在提供一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚，能够避免加热元件在增加加热功率时对晶体生长的不利影响，改善成晶品质。本技术采用以下的技术方案实现：一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚，包括内坩埚，所述内坩埚由圆筒部与漏斗部结合构成的一体成型结构，所述圆筒部位于所述内坩埚的上部，所述漏斗部位于所述内坩埚的下部；其特征在于，还包括套设于所述内坩埚的外壁的保温层。优选地，所述保温层套设于所述内坩埚的所述圆筒部的外壁。优选地，所述保温层的顶端与所述内坩埚的顶端齐平，所述保温层的底端位于所述内坩埚的所述圆筒部的底端的上方。优选地，所述坩埚为PBN坩埚，所述保温层为PBN材料的保温层。本技术的有益技术效果是：使用本技术的双层壁坩埚进行晶体生长时能够对晶体侧面保温，减少了温度的突变而造成的孪晶和花晶的出现；内坩埚的圆筒部底端部分不套设保温层能够增大温度场的纵向梯度，有效的控制纵向的热流密度，提高成晶率。附图说明图1是本技术实施例提供的双层壁坩埚的纵剖面构造示意图；图2是本技术实施例提供的内坩埚内的介质在圆筒部的纵向温度曲线图。具体实施方式为了更加清楚地理解本技术的技术方案，以下结合附图与具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，一般采用VGF法进行晶体生长时，均采用坩埚，本技术提供了一种双层壁坩埚，包括内坩埚1、保温层2；内坩埚1为由圆筒部与漏斗部结合构成的一体成型结构，所述圆筒部位于内坩埚1的上部，所述漏斗部位于内坩埚1的下部；保温层2套设于内坩埚1的所述圆筒部的外壁，并且与内坩埚1的外壁紧密贴合；在原有内坩埚1的所述圆筒部的外壁加装一层保温层2，让晶体生长用的坩埚构成了双层壁的坩埚，保温层2的设置能够增加内坩埚1内介质3的局部位置的保温性能，使得介质3的侧面散热量减小，从而防止了在晶体生长过程中由于温度的突变而造成的孪晶和花晶的出现。优选地，保温层2的底端位于内坩埚1的圆筒部的底端的上方，保温层2的底端距离内坩埚1的圆筒部的底端的高度为H，即内坩埚的圆筒部的底端预留高度为H的部分不加装保温层；内坩埚的外壁未加装保温层部位散热量要大于加装保温层的部位，这样能够增大温度场的径向温度梯度。图1粗箭头所指方向是晶体生长过中导热气流流向，即传热方向；其中高度H根据设计的需要灵活的设定，H>0。结合图2所示、在某一时刻内坩埚1内的介质3在圆筒部的两端(A端、B端)温度分别为TA和TB，其中A端位于双层壁结构部分、B端位于双层壁结构之外；其中按照导热气流流向，可知TA>TB，介质3的A-B两端的厚度为Z0，在某一时刻，在单位时间内通过介质3传热的热流密度可表示为：q＝λ(TA-TB)/Z0其中，q为热流密度，λ为介质3的导热率；从公式中可以看出，热流密度正比于等径两端的温度差，在内坩埚1的圆筒部增加了保温层后，使得TA温度增加，TB不变，由此TA-TB的差值会增加，根据上述公式可以得出结论，由于增加内坩埚1内的温场的纵向温度差，使得整个温度场的纵向的热流密度q加大，如此就增强温度场的纵向梯度，这样能够有效的控制纵向的热流密度，提高成晶率。当进行磷化铟单晶的生长时，介质3可以为磷化铟熔液或磷化铟单晶体。具体地，内坩埚1为PBN坩埚，优选的，当保温层2也采用由PBN材料制备而成时，其保温效果以及对温度梯度的增加效果最佳。本技术在内坩埚1的外壁增加了保温层2，可以避免加热元件在增加加热功率时采用脉冲式的加热方式而给介质3带来的较大的温度波动，由于双层壁部位的保温性能，使得介质3在双层壁部分的温度稳态升高，降低了孪晶和花晶的几率。内坩埚1的圆筒部的底端预留高度为H的部分不保温，能够有效的提高整个晶体生长温度场的纵向温度梯度，进一步提高了晶体的成晶质量。以上所述仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚，包括内坩埚，所述内坩埚由圆筒部与漏斗部结合构成的一体成型结构，所述圆筒部位于所述内坩埚的上部，所述漏斗部位于所述内坩埚的下部；其特征在于，还包括套设于所述内坩埚的外壁的保温层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于VGF法的晶体生长用双层壁坩埚，包括内坩埚，所述内坩埚由圆筒部与漏斗部结合构成的一体成型结构，所述圆筒部位于所述内坩埚的上部，所述漏斗部位于所述内坩埚的下部；其特征在于，还包括套设于所述内坩埚的外壁的保温层。


2.根据权利要求1所述的双层壁坩埚，其特征在于，所述保温层套设于所述内坩埚的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵有文，卢伟，段满龙，杨俊，刘京明，
申请(专利权)人：珠海鼎泰芯源晶体有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44