一种磷化铟多晶高压合成炉的制作方法

本技术属于半导体材料，尤其涉及一种磷化铟多晶高压合成炉。

背景技术：

1、磷化铟单晶材料属于第二代半导体材料，具有闪锌矿型晶体结构，其熔化点为1070摄氏度，因其具备诸多的电化学性能，目前被广泛应用于光通信、毫米波器件、集成电路和空间探测，太阳能电池等。具有客观的市场前景。

2、磷化铟单晶生长离不开多晶的合成，合格的多晶材料是生长高质量单晶材料的基础，多晶材料的制备因此显的尤为重要。

3、磷化铟多晶合成的常用方法是水平布里奇曼法，因其合成压力较高，一般为2-4mpa,合成温度1100摄氏度左右，传统的布里奇曼法无法合成大量的，低成本的多晶，具有很高的炸炉风险，并且产品的电性能不稳定，富铟，孔洞较多。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供一种磷化铟多晶高压合成炉，本实用新型中反应过渡器可以有效的控制真空管内的压力变化和合成过程，防止炸炉，合成过程中因反应不充分产生的富铟，孔洞等情况也基本得到改善。

2、本实用新型提供的技术方案是：一种磷化铟多晶高压合成炉，包括温度控制系统、压力控制系统、电加热系统和炉体，所述的炉体内设置有石英管，石英管外侧设置有电热体，所述的电热体包括高温区和低温区，石英管内的一端设置有用于盛放红磷的第一石英舟，石英管内的另一端设置有用于盛放铟的第二石英舟，第一石英舟与第二石英舟之间的石英管内设置有反应过渡器，反应过渡器包括外管，外管与石英管紧密配合，外管的两端留有口径小于外管直径的通过口，外管的内侧设置有均匀间隔排布的挡片，挡片与外管的轴线垂直设置，每个挡片都与外管之间留存一个缺口，相邻挡片的缺口的相位角相差180度；所述的低温区与第一石英舟位置相对应，高温区与第二石英舟位置相对应。

3、放置在石英管中部的石英制反应过渡器在多晶合成的过程中尤为关键，既要阻隔红磷在合成过程中大量的进入高温区，造成压力不可控，又要把适量的红磷通过反应过渡器输送到高温区。

4、进一步的技术方案是：所述的磷化铟多晶高压合成炉还包括冷却水循环系统，所述的炉体为带有空腔的双壁结构，空腔的上端与冷却水的出口连接，空腔的下端与冷却水的进口连接。

5、进一步的技术方案是：所述的反应过渡器由石英制成。

6、进一步的技术方案是：所述的外管的两端为椭圆形。

7、进一步的技术方案是：所述的石英管的轴线与电热体的轴线重合，电热体的轴线与炉体的轴线重合。

8、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

9、1.与传统的布里奇曼法相比较，本申请可以安全稳定合成出大质量的磷化铟多晶料，单炉出料量可以达到12公斤左右，可为后序的单晶生长提供充足的合格多晶料。

10、2.与传统的布里奇曼法相比较，本申请中反应过渡器可以有效的控制石英管内的压力变化和合成过程，防止炸炉及合成过程中因反应不充分产生的富铟，孔洞等情况。

11、3.本申请可通过压力控制、温度控制以及水温控制有效的降低合成失败率。

技术特征：

1.一种磷化铟多晶高压合成炉，包括温度控制系统、压力控制系统、电加热系统和炉体（1），其特征在于：所述的炉体（1）内设置有石英管（3），石英管（3）外侧设置有电热体（2），所述的电热体（2）包括高温区和低温区，石英管（3）内的一端设置有用于盛放红磷的第一石英舟（5），石英管（3）内的另一端设置有用于盛放铟的第二石英舟（4），第一石英舟（5）与第二石英舟（4）之间的石英管（3）内设置有反应过渡器，反应过渡器包括外管（8），外管（8）与石英管（3）紧密配合，外管（8）的两端留有口径小于外管（8）直径的通过口（9），外管（8）的内侧设置有均匀间隔排布的挡片（6），挡片（6）与外管（8）的轴线垂直设置，每个挡片（6）都与外管（8）之间留存一个缺口（7），相邻挡片（6）的缺口（7）的相位角相差180度；所述的低温区与第一石英舟（5）位置相对应，高温区与第二石英舟（4）位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种磷化铟多晶高压合成炉，其特征在于：还包括冷却水循环系统，所述的炉体（1）为带有空腔的双壁结构，空腔的上端与冷却水的出口连接，空腔的下端与冷却水的进口连接。

3.根据权利要求1所述的一种磷化铟多晶高压合成炉，其特征在于：所述的反应过渡器由石英制成。

4.根据权利要求1所述的一种磷化铟多晶高压合成炉，其特征在于：所述的外管（8）的两端为椭圆形。

5.根据权利要求1所述的一种磷化铟多晶高压合成炉，其特征在于：所述的石英管（3）的轴线与电热体（2）的轴线重合，电热体（2）的轴线与炉体（1）的轴线重合。

技术总结
一种磷化铟多晶高压合成炉，涉及半导体材料技术领域，包括炉体，炉体内设置有石英管，石英管内的一端设置有用于盛放红磷的第一石英舟，石英管内的另一端设置有用于盛放铟的第二石英舟，第一石英舟与第二石英舟之间的石英管内设置有反应过渡器，反应过渡器包括外管，外管与石英管紧密配合，外管的两端留有小口径的通过口，外管的内侧设置有均匀间隔排布的挡片，每个挡片都与外管之间留存一个缺口，相邻挡片的缺口的相位角相差180度。本申请的反应过渡器可以有效的控制石英管内的压力变化和合成过程，防止炸炉及合成过程中因反应不充分产生的富铟，孔洞等情况。相比于布里奇曼法，磷化铟多晶合成的质量得到大幅提升，为后续单晶生长打下可靠的基础。

技术研发人员：袁韶阳,冯佳峰,于会永,赵中阳,赵春锋,张艳辉
受保护的技术使用者：大庆溢泰半导体材料有限公司
技术研发日：20240704
技术公布日：2025/4/14