[实用新型]一种14英寸砷化镓单晶炉

说明书

本实用新型公开了一种14英寸砷化镓单晶炉，包括14英寸炉膛、2英寸PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；所述14英寸炉膛呈圆筒状，所述14英寸炉膛内沿其高度方向分为3‑10段温场，所述3‑10段温场的区域内设有多个温控点，所述石英管设置在14英寸炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内。本实用新型设备精度高，其中分布在3‑10段温场的温控点有3‑10个，稳定控制温场，建立合适的温场梯度，进而有效掌握多个2英寸单晶棒同时生长的合适的温控规律，可一次性批量式生长得到1‑13根单晶，可以提高砷化镓晶棒的生产效率，且成形率较高，可达80％‑100％。

技术领域

本实用新型涉及单晶制备技术领域，尤其涉及一种14英寸砷化镓单晶炉及其拉1-13根单晶生长方法。

背景技术

砷化镓(gallium arsenide)，属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，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。主要涉及高端军事电子应用、光纤通信系统、宽带卫星无线通信系统、测试仪器、汽车电子、激光、照明等领域。作为重要的半导体材料，GaAs的电子迁移率为硅和氮化镓的5倍，用于中小功率微波器件具有更低的功率损耗，因此在手机通讯、局域无线网、GPS 和汽车雷达等领域中占主导地位。

单晶生长方法采用的是垂直梯度凝固法(VGF)。将砷化镓多晶放在PBN坩埚内，再放在石英管内抽真空后密封，然后再放入单晶炉内，通过调整炉内各温区的温度变化，促使生长界面移动生成单晶。该方法通常是一次性生长一根晶棒，无法做到一次性批量式生长，即一炉拉制多跟晶棒。这是由于垂直梯度凝固法拉制单晶对温度控制要求较高，必须具有一整套完整、成熟的温控方案才能生长出质量较高的晶棒。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种14英寸砷化镓单晶炉及其拉1-13根单晶生长方法，大大提高砷化镓晶棒的生产效率，温控方案成熟，可一次性批量式生长得到1-13根单晶。

根据本实用新型实施例的一种14英寸砷化镓单晶炉，包括14英寸炉膛、2 英寸PBN组件、保温棉、炉芯、石英管、环形加热片、封盖；

所述14英寸炉膛呈圆筒状，所述14英寸炉膛内沿其高度方向分为3-10段温场，所述3-10段温场的3-10段区域内设有多个温控点，所述石英管设置在 14英寸炉膛内的底部，所述炉芯设置在石英管内，所述石英管与炉芯之间设有保温棉，所述环形加热片固定在14英寸炉膛的内壁上，并且环形加热片靠近石英管的一面呈锯齿状，所述2英寸PBN组件整体呈圆柱状，其底部呈漏斗状，安装在石英支撑内部，所述封盖设置在14英寸炉膛的顶部开口处。

进一步的，温控点的数量为21-35个，3-10段温场的上段区域内均匀分布有10个温控点，3-10段温场的中段区域内均匀分布有15个温控点，3-10段温场的下段区域内均匀分布有10个温控点。

进一步的，所述2英寸PBN组件的数量为13个，以3-2-3-2-3的任意排列方式均匀排列。

一种14英寸砷化镓单晶炉拉1-13根单晶的生长方法，包括以下步骤：

(1)用1.5小时加热升温到3-10段温场的上段区域1150-1200℃、中段区域1280-1350℃、3-10段温场的下段区域1220-1260℃，然后保温1.5小时；

(2)将砷化镓多晶、籽晶装入2英寸PBN组件中，再放在石英管内抽真空，当真空度为6.5×10^-3Pa后，通过氢氧焰对石英管进行封焊，然后将石英管放入 14英寸炉膛内；