用于单晶生长的旋转摇摆式装置

本发明涉及半导体设备，尤其涉及用于单晶生长的旋转摇摆式装置。

背景技术：

1、氮化镓单晶衬底的液相法生长是气-固-液三相生长，在反应釜中，高压氮气在高温熔体表面解离成n离子（氮离子），然后n离子由熔体表面扩散以传质至熔体底部，而在熔体底部n离子与ga离子（镓离子）在籽晶上结和为gan单晶（氮化镓单晶），在整个生长过程中，gan（氮化镓）的主要控制步骤是n离子的解离与传质，为了促进n离子解离与传质这一过程，通常是设置反应釜的上下温场或者通过外力旋转反应釜，然而反应釜内的高温溶体的液位不是很高，液位高度一般在5毫米至10毫米，所以设置上下温场的方式在实际操作上控制程度较低且效果较差，此外，通过旋转的方式，一般反应釜的转速为5-15转/分钟，容易造成高温熔体相对反应釜相对静止，旋转程度不够，导致gan单晶的生长效率较低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于单晶生长的旋转摇摆式装置，以解决现有技术中通过旋转的方式gan单晶的生长效率较低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：用于单晶生长的旋转摇摆式装置，包括：旋转组件，包括有旋转驱动件和凹型盘；所述凹型盘的顶端设置有方形凹槽，所述方形凹槽的底壁面为向下凹入的第一曲面；所述旋转驱动件与所述凹型盘连接，且能够驱动所述凹型盘环绕第一轴线转动；反应釜，设置有容纳腔；所述反应釜的中心轴线与所述第一轴线共线设置，所述反应釜的底部端面为向下凸出的第二曲面；所述第一曲面部分与所述第二曲面部分相抵接，所述反应釜可摆动地设置于所述方形凹槽；所述反应釜的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴的长度为a；第一推杆，固定位于所述反应釜的一侧；所述第一推杆靠近所述反应釜的一端与所述反应釜的中心轴线之间间隔的距离为n，n<a/2，所述第一推杆靠近所述反应釜的一端用于与所述反应釜的侧端面抵接。

3、可选的，还包括有第二推杆，所述第二推杆在第二水平方向上固定位于所述反应釜的一侧，所述第二推杆靠近所述反应釜的一端用于与所述反应釜的侧端面抵接；所述第一推杆在第一水平方向固定位于所述反应釜的一侧，所述第一水平方向与所述第二水平方向相互垂直设置。

4、可选的，所述第二推杆靠近所述反应釜的一端与所述反应釜的中心轴线之间间隔的距离为m，m=a/2。

5、可选的，所述反应釜的横截面为所述椭圆形，所述椭圆形的短轴的长度为b，n=b/2，所述第一推杆靠近所述反应釜的一端与所述反应釜的侧端面抵接。

6、可选的，所述第二推杆包括有第二杆体和第二凸轮，所述第二凸轮设置于所述第二杆体靠近所述反应釜的一端，所述第二凸轮与所述反应釜的侧端面抵接。

7、可选的，所述第一推杆包括有第一杆体和第一凸轮，所述第一凸轮设置于所述第一杆体靠近所述反应釜的一端，所述第一凸轮与所述反应釜的侧端面抵接。

8、可选的，所述反应釜的横截面为所述椭圆形，所述椭圆形的短轴的长度与所述方形凹槽的宽度相等，所述反应釜的两侧端面分别与所述方形凹槽在宽度方向上的相对的两内侧壁面抵接。

9、可选的，所述第一曲面的曲率半径大小大于所述第二曲面的曲率半径大小。

10、可选的，所述反应釜相对于所述第一水平方向和所述第二水平方向对称设置。

11、可选的，还包括有炉体和加热器，所述炉体中空设置，所述反应釜和所述加热器均设置于所述炉体内，所述加热器用于加热所述反应釜。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在本发明实施例中，反应釜的容纳腔能够容纳熔体、籽晶和高压氮气，旋转组件能够驱动凹型盘环绕第一轴线转动，以能够带动凹型盘的方形凹槽内的反应釜和反应釜内的物质转动，反应釜通过第二曲面与方形凹槽的第一曲面抵接，使得反应釜可以在方形凹槽内摆动，通过设置方形凹槽能够限定反应釜的位置；反应釜的横截面为椭圆形，椭圆形的长轴的长度为a，第一推杆靠近反应釜的一端与反应釜的中心轴线之间间隔的距离为n，n<a/2，在反应釜的旋转过程中，反应釜的侧端面能够与第一推杆碰撞，以使得第一推杆能够推动反应釜相对于第一轴线倾斜，在反应釜的旋转过程中，第一推杆也能够与反应釜的侧端抵接，由于反应釜的横截面为椭圆形，使得第一推杆能够推反应釜至倾斜，反应釜通过第二曲面与方形凹槽的第一曲面抵接，使得反应釜能够在第一曲面上相对于第一轴线倾斜并摆动；旋转组件通过驱动反应釜旋转，并配合第一推杆可以使得反应釜倾斜并摆动，从而使得反应釜和反应釜内的物质旋转并在方形凹槽内左右摇摆，进而加快高温熔体的搅拌混合，且可以促进容纳腔内的氮离子在熔体表面的快速解离和传质均匀，提高氮化镓单晶的生长速率。

技术特征：

1.用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，还包括有第二推杆（400），所述第二推杆（400）在第二水平方向上固定位于所述反应釜（200）的一侧，所述第二推杆（400）靠近所述反应釜（200）的一端用于与所述反应釜（200）的侧端面抵接；所述第一推杆（300）在第一水平方向固定位于所述反应釜（200）的一侧，所述第一水平方向与所述第二水平方向相互垂直设置。

3.根据权利要求2所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述第二推杆（400）靠近所述反应釜（200）的一端与所述反应釜（200）的中心轴线之间间隔的距离为m，m=a/2。

4.根据权利要求1所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述反应釜（200）的横截面为所述椭圆形，所述椭圆形的短轴的长度为b，n=b/2，所述第一推杆（300）靠近所述反应釜（200）的一端与所述反应釜（200）的侧端面抵接。

5.根据权利要求2所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述第二推杆（400）包括有第二杆体（410）和第二凸轮（420），所述第二凸轮（420）设置于所述第二杆体（410）靠近所述反应釜（200）的一端，所述第二凸轮（420）与所述反应釜（200）的侧端面抵接。

6.根据权利要求1所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述第一推杆（300）包括有第一杆体（310）和第一凸轮（320），所述第一凸轮（320）设置于所述第一杆体（310）靠近所述反应釜（200）的一端，所述第一凸轮（320）与所述反应釜（200）的侧端面抵接。

7.根据权利要求1所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述反应釜（200）的横截面为所述椭圆形，所述椭圆形的短轴的长度与所述方形凹槽（122）的宽度相等，所述反应釜（200）的两侧端面分别与所述方形凹槽（122）在宽度方向上的相对的两内侧壁面抵接。

8.根据权利要求2所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述第一曲面（121）的曲率半径大小大于所述第二曲面（220）的曲率半径大小。

9.根据权利要求2所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，所述反应釜（200）相对于所述第一水平方向和所述第二水平方向对称设置。

10.根据权利要求1所述的用于单晶生长的旋转摇摆式装置，其特征在于，还包括有炉体（500）和加热器（600），所述炉体（500）中空设置，所述反应釜（200）和所述加热器（600）均设置于所述炉体（500）内，所述加热器（600）用于加热所述反应釜（200）。

技术总结
本发明公开了一种用于单晶生长的旋转摇摆式装置，涉及于半导体设备技术领域。用于单晶生长的旋转摇摆式装置包括旋转组件、反应釜和第一推杆；旋转组件包括有旋转驱动件和凹型盘；方形凹槽的底壁面为向下凹入的第一曲面；反应釜的底部端面为向下凸出的第二曲面；第一曲面部分与第二曲面部分相抵接，反应釜可摆动地设置于方形凹槽；反应釜的横截面为椭圆形，椭圆形的长轴的长度为a；第一推杆靠近反应釜的一端与反应釜的中心轴线之间间隔的距离为n，n<a/2，第一推杆靠近反应釜的一端用于与反应釜的侧端面抵接。旋转组件通过驱动反应釜旋转，并配合第一推杆可以使得反应釜倾斜并摆动，加快高温熔体的搅拌混合，提高氮化镓单晶的生长速率。

技术研发人员：张敏,陈垦宇,姜永京,刘强,刘南柳,肖继宗,谢胜杰,王琦
受保护的技术使用者：北京大学东莞光电研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/8/21