一种具有温控装置的砷化镓升华炉的制作方法

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1.本实用新型涉及半导体晶体生长设备技术领域，尤其是一种具有温控装置的砷化镓升华炉。


背景技术：

2.现有技术中基于vgf(垂直梯度凝固法)法的砷化镓晶体升华炉，坩埚内温度及温度梯度的稳定对于生长高质量的inp晶体至关重要，现有基于vgf法的砷化镓晶体升华炉相邻两段加热元件之间因自然对流及热辐射的原因，会影响坩埚内温度及温度梯度的稳定。


技术实现要素：

3.为了解决目前vgf法的砷化镓晶体升华炉坩埚内温度及温度梯度不稳定的问题，本实用新型提供一种具有温控装置的砷化镓升华炉。
4.本实用新型的技术方案是：一种具有温控装置的砷化镓升华炉，包括底座，底座与炉体通过密封圈连接，炉体里侧设有保温桶，保温桶插在底座上加工的环槽内，底座中心的台阶孔内安装有坩埚托，坩埚托上部放置有坩埚，坩埚外侧为石英套，石英套外侧为加热元件；
5.坩埚垂直方向等间距排列有四个加热元件，加热元件为圆环状结构，相邻的加热元件之间设有隔板，隔板上加工有凸起的台阶环，加热元件插在台阶环内，隔板通过支撑柱和螺母固定，支撑柱圆周布置且数量不少于三个，支撑柱插在底座的台阶孔内，隔板将石英套分割为下面三个石英管和最上面的石英帽，隔板与保温桶内孔间隙配合连接，隔板与坩埚外圆间隙配合连接，石英管、石英帽的端部管壁上开有盲孔，盲孔内放置有热电偶；
6.保温桶顶部设有排气管，排气管通过密封圈伸出到炉体外部，底座上设有进气孔。
7.隔板为不导电的耐热保温材料制成，中间三个隔板的内孔加工成圆锥环，相应的下面的石英管的顶部向圆锥环内延伸且与上一个石英管、石英帽相接触，隔板为中空结构。
8.保温桶插进底座的环槽部位设有密封圈，密封圈位于保温桶的外圆部位，保温桶的材质为耐热保温材料，炉体上设有抽真空管。
9.本实用新型具有如下有益效果：设置隔板将各个加热元件分隔在不同的腔室内，供给四个加热元件不同的加热功率，使坩埚内形成由下至上温度逐渐增加的温度梯度，在此温度梯度的驱动下，促进晶体的生长，将两个相邻的加热元件隔离开，阻隔了相邻不同加热温度的加热元件之间的热对流及热辐射，由下至上温度增加的温度梯度更稳定，热电偶放置在石英管、石英套的管壁内，更接近于坩埚的实际温度，控制温度更精准。
附图说明：
10.附图1是本实用新型结构示意图；
11.附图2是附图1的a处放大图。
12.图中1-底座，2-炉体，3-保温桶，4-坩埚托，5-支撑柱，6-加热元件，7-石英管，8-坩
埚，9-热电偶，10-石英帽，11-排气管，12-进气孔，13-抽真空管，14-隔板，15-圆锥环，16-台阶环，17-盲孔。
具体实施方式：
13.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
14.由图1结合图2所示，一种具有温控装置的砷化镓升华炉，包括底座1，底座1与炉体2通过密封圈连接，炉体2里侧设有保温桶3，保温桶3插在底座1上加工的环槽内，底座1中心的台阶孔内安装有坩埚托 4，坩埚托4上部放置有坩埚 8，坩埚8外侧为石英套，石英套外侧为加热元件6；
15.坩埚8垂直方向等间距排列有四个加热元件6，加热元件6为圆环状结构，相邻的加热元件6之间设有隔板14，隔板14上加工有凸起的台阶环16，加热元件6插在台阶环16内，隔板14通过支撑柱5和螺母固定，支撑柱5圆周布置且数量不少于三个，支撑柱5插在底座1的台阶孔内，隔板14将石英套分割为下面三个石英管7和最上面的石英帽10，隔板14与保温桶3内孔间隙配合连接，隔板14与坩埚8外圆间隙配合连接，石英管7、石英帽10的端部管壁上开有盲孔17，盲孔17内放置有热电偶9；
16.保温桶3顶部设有排气管11，排气管11通过密封圈伸出到炉体2外部，底座1上设有进气孔12，用于排出空气和通入惰性气体。
17.设置隔板14将各个加热元件6分隔在不同的腔室内，供给四个加热元件6不同的加热功率，使坩埚8内形成由下至上温度逐渐增加的温度梯度，在此温度梯度的驱动下，促进晶体的生长，且隔板14之间间距相等，将两个相邻的加热元件6隔离开，阻隔了相邻不同加热温度的加热元件6之间的热对流及热辐射，由下至上温度增加的温度梯度更稳定，热电偶9放置在石英管7、石英套10的管壁内，更接近于坩埚8的实际温度，控制温度更精准。
18.隔板14为不导电的耐热保温材料制成，中间三个隔板14的内孔加工成圆锥环15，相应的下面的石英管7的顶部向圆锥环15内延伸且与上一个石英管7、石英帽10相接触，石英管7、石英套10仍为一体传递热量，隔板14为中空结构提高隔温效果。
19.保温桶3插进底座1的环槽部位设有密封圈，密封圈位于保温桶3的外圆部位，防止炉内的高温损坏密封圈失去作用，保温桶3的材质为耐热保温材料，炉体2上设有抽真空管13，在进行砷化镓升华反应时，将炉体2和保温桶3之间的空气抽出，提高保温效果、防止炉体2过热烫伤操作人员。


技术特征：
1.一种具有温控装置的砷化镓升华炉，包括底座(1)，其特征在于：底座(1)与炉体(2)通过密封圈连接，炉体(2)里侧设有保温桶(3)，保温桶(3)插在底座(1)上加工的环槽内，底座(1)中心的台阶孔内安装有坩埚托(4)，坩埚托(4)上部放置有坩埚(8)，坩埚(8)外侧为石英套，石英套外侧为加热元件(6)；坩埚(8)垂直方向等间距排列有四个加热元件(6)，加热元件(6)为圆环状结构，相邻的加热元件(6)之间设有隔板(14)，隔板(14)上加工有凸起的台阶环(16)，加热元件(6)插在台阶环(16)内，隔板(14)通过支撑柱(5)和螺母固定，支撑柱(5)圆周布置且数量不少于三个，支撑柱(5)插在底座(1)的台阶孔内，隔板(14)将石英套分割为下面三个石英管(7)和最上面的石英帽(10)，隔板(14)与保温桶(3)内孔间隙配合连接，隔板(14)与坩埚(8)外圆间隙配合连接，石英管(7)、石英帽(10)的端部管壁上开有盲孔(17)，盲孔(17)内放置有热电偶(9)；保温桶(3)顶部设有排气管(11)，排气管(11)通过密封圈伸出到炉体(2)外部，底座(1)上设有进气孔(12)。2.根据权利要求1所述的一种具有温控装置的砷化镓升华炉，其特征在于：隔板(14)为不导电的耐热保温材料制成，中间三个隔板(14)的内孔加工成圆锥环(15)，相应的下面的石英管(7)的顶部向圆锥环(15)内延伸且与上一个石英管(7)、石英帽(10)相接触，隔板(14)为中空结构。3.根据权利要求1所述的一种具有温控装置的砷化镓升华炉，其特征在于：保温桶(3)插进底座(1)的环槽部位设有密封圈，密封圈位于保温桶(3)的外圆部位，保温桶(3)的材质为耐热保温材料，炉体(2)上设有抽真空管(13)。

技术总结
本实用新型提一种具有温控装置的砷化镓升华炉。涉及半导体晶体生长设备技术领域。坩埚垂直方向等间距排列有四个加热元件，相邻的加热元件之间设有隔板，隔板上加工有凸起的台阶环，加热元件插在台阶环内，隔板通过支撑柱和螺母固定。本实用新型具有如下有益效果：设置隔板将各个加热元件分隔在不同的腔室内，供给四个加热元件不同的加热功率，使坩埚内形成由下至上温度逐渐增加的温度梯度，在此温度梯度的驱动下，促进晶体的生长，将两个相邻的加热元件隔离开，阻隔了相邻不同加热温度的加热元件之间的热对流及热辐射，由下至上温度增加的温度梯度更稳定，热电偶放置在石英管、石英套的管壁内，更接近于坩埚的实际温度，控制温度更精准。度更精准。度更精准。


技术研发人员：李林 陈华革 沈冬雪
受保护的技术使用者：大庆菲曼希精密设备制造有限公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/3/14