[发明专利]一种VGF法生长单晶的单晶炉结构和温度控制方法

权利要求书

1.一种VGF法生长单晶的单晶炉结构在制备InP时的温度控制方法，所述VGF法生长单晶的单晶炉结构，包括炉体外壁、保温层,保温层内包括生长段和炉芯段，生长段包括加热层、石英管，石英管内置坩埚，坩埚顶部设置石英封帽密封，坩埚由上到下分为等径处、转肩处、放肩处、籽晶段，炉芯段从外到内分别是炉芯外支撑管、炉芯外支撑层、炉芯内支撑管、炉芯内支撑层、炉芯内支撑棒，其特征在于，生长段横向设置有数组热电偶，每组的两个热电偶测温点对称设置于坩埚两侧，炉芯段纵向设置有数个热电偶，炉芯段第一热电偶紧靠炉芯内支撑棒固定设置籽晶段一侧，其测温点与籽晶段底部平行，第二热电偶固定于炉芯内支撑层内并与炉芯内支撑棒间隔5-10mm，且与第一热电偶对称设置于籽晶的另一侧，其测温点为坩埚的放肩处，第三热电偶设置于炉芯外支撑层内，其测温点为坩埚转肩处的中部，所述第三热电偶为热电偶族，从转肩处中部横向形成一个圆形截面，沿其边缘等分设置不少于6个热点偶；

生长段横向设置有数组热电偶，包括至少三组热电偶，其中第四热电偶组，其测温点为坩埚等径处的开始端，第五热电偶组，其测温点为坩埚等径处的中部，第六热电偶组，其测温点为坩埚等径处的结束端，每个热电偶横向穿过炉体外壁、保温层、加热层，直至接触炉芯外支撑管，每组热电偶纵向上设置的间距相等，两个测温点对称设置于坩埚两侧，坩埚等径处开始端和结束端的热电偶组平行设置，中间段热电偶组奇数组垂直于等径处开始端和结束端的热电偶组，偶数组和等径处开始端和结束端的热电偶组平行；

所述加热层顶部与石英封帽齐平，底部与炉芯内支撑棒顶部平行，并设置有6个加热区间，分别是第一加热区、第二加热区、第三加热区、第四加热区、第五加热区、第六加热区，每个加热区布设不同功率炉丝进行单独控温；

所述热电偶为S型热电偶或者B型热电偶，当晶体熔融温度在1000℃～1300℃时使用S型热电偶，当晶体熔融温度在1300℃~1600℃时使用B型热电偶；

VGF法生长单晶的单晶炉结构在制备InP时的温度控制方法，包括化料阶段、生长阶段和大降温阶段，其特征在于，每个热电偶温度的调控对应相应的加温区，化料阶段，要求第六组热电偶检测的平均温度高于晶体熔点温度至少55℃，第五组热电偶检测的平均温度高于晶体熔点温度至少40℃，第四组热电偶检测平均温度高于晶体熔点温度至少25℃，纵向测温电偶第三热电偶族检测平均温度高于晶体熔点温度至少10℃，第二热电偶检测温度等于晶体熔点温度，第一热电偶检测温度低于晶体熔点温度10℃。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在晶体生长阶段，第六热电偶组检测的平均温度以0.38℃/h的降温速度降温，第五热电偶组检测的平均温度以0.42℃/h的降温速度降温，第四热电偶组检测的平均温度以0.52℃/h的降温速度降温，第三热电偶族检测的平均温度以0.83℃/h的降温速度降温，第二热电偶检测的温度以1.0℃/h的降温速度降温，第一热电偶检测的温度以1.15℃/h的降温速度开始降温。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在晶体大降温阶段，第六热电偶组检测的平均温度以20.9℃/h的降温速度降温，第五热电偶组检测的平均温度以17.8℃/h的降温速度降温，第四热电偶组检测的平均温度以17.4℃/h的降温速度降温，第三热电偶族检测的平均温度以16.4℃/h的降温速度降温，第二热电偶检测的温度以15.9℃/h的降温速度降温，第一热电偶检测的温度以14.5℃/h的降温速度降温。