[实用新型]一种氮化铝晶体生长制备炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及氮化铝晶体生长技术领域，特别涉及一种氮化铝晶体生长的制备炉。

背景技术

氮化铝晶体本身是一种优良的直接带隙宽禁带化合物半导体材料，具有高击穿场强，高热导率，化学和热稳定性好等优异性能，是非常理想的紫外光电子材料和用于高温，高频和大功率领域的电子材料。同时，氮化铝晶体与氮化镓晶体有非常接近的晶格常数和热膨胀系数，是外延生长氮化镓基光电器件的优选衬底材料，对氮化铝等第三代半导体材料以及器件的研究开发，已经成为半导体领域的一个热点。

目前，PVT（物理气相传输法）法是生长氮化铝单晶最常用的方法，其基本过程是氮化铝物料在高温下分解升华，然后在低温区结晶形成氮化铝晶体。

在使用PVT法生长氮化铝单晶时，一般是使制备炉内形成轴向温度梯度，使放置于制备炉内的钨坩埚底部的温度高于其坩埚盖的温度，使坩埚底部的物料在高温下分解升华为气态铝和氮气，然后在温度较低的坩埚盖上结合形成为氮化铝晶体；但是如果坩埚盖的表面碳和氧含量较高的话，在生长初期时容易产生氧化铝和碳化铝杂质混入到氮化铝晶体当中，对氮化铝晶体的纯度产生影响，由此可见坩埚盖上的杂质含量将对氮化铝晶体的质量产生重要的影响。但是目前的氮化铝晶体制备过程中均未对氮化铝的附着场所进行去除杂质的操作，因此其生成的氮化铝晶体的纯度无法满足更高技术要求的半导体元件的制备。

因此，如何能够降低氮化铝晶体中的杂质含量，以制备纯度更高的氮化铝晶体，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氮化铝晶体生长制备炉，以降低氮化铝晶体中的杂质含量，制备纯度更高的氮化铝晶体。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的微耕机的氮化铝晶体生长制备炉包括保温装置和内部的筒状带底加热装置，并且还包括由所述氮化铝晶体生长制备炉底部穿入所述筒状带底加热装置内部的坩埚升降轴，所述坩埚升降轴与所述筒状带底加热装置同轴，并可带动安装在其端部的坩埚下部暴露于筒状带底加热装置之外。

优选的，所述筒状带底加热装置的侧面由多个电阻式钨棒加热器围成。

优选的，多个所述电阻式钨棒加热器沿周向均匀分布，且相邻两根电阻式钨棒加热器之间的距离不大于5cm。

优选的，所述保温装置包括：

套设在所述筒状带底加热装置外侧的保温筒；

设置于所述筒状带底加热装置的下部，且与所述筒状带底加热装置底部具有间隔的底部保温屏；

设置于所述筒状带底加热装置顶部且深入所述筒状带底加热装置内部的顶部保温屏。

优选的，所述底部保温屏和所述保温筒均与所述筒状带底加热装置同心设置，且所述底部保温屏套设于所述保温筒内部。

优选的，所述保温筒为整体加工成型的钨筒。

优选的，还包括套设于所述保温筒外侧的侧面保温屏。

优选的，还包括设置于所述氮化铝晶体生长制备炉底端的锆盘，所述锆盘上设置有用于所述坩埚升降轴穿过的通孔，且所述侧面保温屏和所述底部保温屏均设置于所述锆盘上。

优选的，所述底部保温屏和顶部保温屏均由多个钼片层和钨片层相间布置而成，并且所述钨片层由多个同心的钨片圆环构成，所述钼片层由多个同心的和钼片圆环构成。

优选的，还包括设置于所述筒状带底加热装置开口端的带水冷的法兰，所述顶部保温屏设置于所述法兰上。

本实用新型所提供的氮化铝晶体生长制备炉可以提高氮化铝晶体纯度的原理如下：

在坩埚内填装好原料并将坩埚安装在坩埚升降轴的端部，在氮化铝制备之前，首先控制坩埚升降轴下降，使坩埚的下部暴露在筒状带底加热装置之外，然后使筒状带底加热装置对其进行加热，当将坩埚的上半部分加热一段时间后控制坩埚升降轴将坩埚送回筒状带底加热装置内部进行氮化铝晶体生长。

由于坩埚的上半部分连同坩埚盖处于高温的筒状带底加热装置内部，因此附着于坩埚上半部分以及坩埚盖上的碳、氧或者其他杂质将在高温的作用下被去除，而此时由于坩埚的下半部分裸露在筒状带底加热装置之外，因此其内部的原料不会被加热升华，一段时间后，坩埚上半部分以及坩埚盖内的杂质已经在高温下被去除干净，此时坩埚将被送回筒状带底加热装置内开始进行氮化铝晶体生长，生长在坩埚盖或者坩埚上半部分的氮化铝晶体的纯度将显著提高。

由以上技术方案可以看出，由于本实用新型所提供的氮化铝晶体生长制备炉增加了坩埚升降轴，从而实现了在氮化铝晶体生长之前对氮化铝晶体生长位置的杂质预先清除，从而显著减少了氮化铝晶体的杂质含量，提高了氮化铝晶体的纯度。

附图说明