[实用新型]一种大尺寸单晶的退火设备

说明书

本实用新型公开了一种大尺寸单晶的退火设备，包括炉体、保温层、分体坩埚、加热器组件、坩埚移动架和移动架升降机构；所述分体坩埚由上下两部分嵌合而成，分别设置在保温层侧壁中部及底部坩埚移动架上。所述加热器组件由上部加热器、中部加热器和底部加热器组成。本实用新型大尺寸单晶的退火设备增设底部加热器，使用大容积分体坩埚，设置碎晶料排放和收容结构；使得退火时，晶体的环境温梯分布更细密；有效改善大尺寸单晶退火完成后的应力分布，减少晶体缺陷。

技术领域

本实用新型涉及半导体材料生产设备领域，尤其是一种大尺寸单晶的退火设备。

背景技术

晶体生长的技术有很多种，熔体法生长大尺寸单晶的主流技术有提拉法、泡生法、坩埚下降法、温梯法等。无论使用哪种方法进行晶体生长，都需要合适的温度梯度。结晶过程会释放结晶潜热，提高固液界面处的温度，如果没有合适的温度梯度，则结晶过程无法持续下去。简而言之，合适的温度梯度是熔体结晶的驱动力。工业生长晶体不仅需要提高产品的质量，也要考虑长晶的周期。在生长大尺寸单晶时这个问题尤为重要。一般而言，轴向温梯越大，晶体散热越快，生长速率越高，则生长周期越小，时效越高。然而带来的问题就是晶体中的热应力会增大，严重时晶体会开裂。在生长大尺寸晶体时，由于热场的几何空间分布过大，这个问题更加客观和严重，所以工艺研发往往也更加困难。一般人工生长的大尺寸单晶在生长完成后都需要经历退火的过程，否则因为残余热应力以及其他问题会使成品晶体各项性能难以达到最佳，并且给后续精加工带来难题。

现有的大部分退火方式，都是将晶锭或粗加工后具有一定尺寸和形状的件直接置于坩埚中，也有少量使用碎晶料填充法进行大尺寸晶体退火的，但是坩埚结构简单，放取晶体不太方便。主要工艺流程是通过升温和较为缓慢的降温过程，降低晶体中的热应力。主要不足是使用单加热器或者两加热器给大尺寸晶体退火时温梯分布难以达到足够小，并且如果晶体与坩埚直接接触会带来二次残余应力。

综上所述，需设计出一种能有效解决上述问题的设备和方法，用以大尺寸单晶的退火，并且实际操作时安全简单。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够使大尺寸晶体退火时温梯分布更细密的大尺寸单晶的退火设备；具体技术方案为：

一种大尺寸单晶的退火设备，包括炉体、保温层、分体坩埚、加热器组件、坩埚移动架和移动架升降机构；所述分体坩埚由上下两部组合而成，所述加热器组件由上部加热器、中部加热器和底部加热器组成。

进一步，所述保温层顶部、底部及保温层侧壁上部、下部均设置有温度传感器。

进一步，所述坩埚移动架设置有容纳所述坩埚和碎晶料的收纳仓。

进一步，所述炉体的底壁和底部保温层均固定在所述坩埚移动架上。

进一步，所述炉体的底部设置有进气管及阀门；所述炉体的顶部设置有抽气管及阀门。

进一步，所述炉体的底壁与侧壁之间设置有密封结构。

进一步，所述炉体的底壁设置有限位螺杆，所述限位螺杆上设置有控制所述底壁与所述坩埚移动架的底板之间相对运动的限位螺母。

进一步，所述炉体的底壁与所述坩埚移动架的底板之间设置有包覆坩埚支撑轴的真空波纹管。

本实用新型大尺寸单晶的退火设备增设底部加热器，并使用组合型大容量坩埚，设置碎晶料排放和收容结构；使得退火时，晶体的温梯分布更细密；能够有效减少晶体缺陷及内应力；提高产品成品率。

附图说明

图1为本实用新型大尺寸单晶的退火设备结构示意图。