本实用新型涉及半导体制备装置领域，更具体而言，涉及一种大尺寸晶体生长单晶炉。
背景技术：
现有的vgf或者vb晶体生长炉的加热器都是采用一组或多组圆柱形外围排布，通过对保温材料的调整及结构实现对熔体及晶体生长温度的调整。最终达到实现控制晶体生长的目的。但是由于保温材料的保温性能在晶体生长的过程中一直处于基本恒定状态，在整个晶体生长的过程中晶体的温度梯度场调整只能通过圆柱外围排布的加热器进行调整来达到调整温度场的目的。调整圆柱外围加热器的这种方法很难实现长晶过程中对晶体头部部分的大幅度调整及精确控制，故生长6寸及以上高质量大尺寸半绝缘砷化镓/磷化铟等材料比较困难。
技术实现要素：
为了克服现有技术中所存在的不足，本实用新型提供一种大尺寸晶体生长单晶炉，解决现有大尺寸晶体生长成品率低，质量差等问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种大尺寸晶体生长单晶炉，包括pbn坩埚、石英管、加热器，所述加热器包括底部加热器和侧壁加热器；所述pbn坩埚设置在石英管内，所述石英管上部设置有石英帽，石英管放置在炉芯上，所述石英管与炉芯之间设置有底部加热器，炉芯在石英管石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒；所述pbn坩埚与石英管设置在保温装置内，所述保温装置为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置内壁镶嵌有侧壁加热器。
进一步地，所述底部加热器和侧壁加热器分别独立加热。
进一步地，所述底部加热器包括保温套与螺旋加热器，所述保温套为顶部与底部开口的倒圆台形状，所述螺旋加热器螺旋缠绕在保温套外部。
进一步地，所述保温套采用刚玉材料。
进一步地，所述保温套母线与中心轴夹角与石英管锥角相适应。
进一步地，所述保温套底面内直径大于石英管籽晶区直径，保温套底面外直径大于架设孔直径；保温套顶面内直径大于石英管管体直径，保温套顶面外直径小于保温装置内径。
进一步地，所述侧壁加热器自上而下设置为4-10组。
进一步地，所述侧壁加热器分别独立运作。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
本实用新型提供了一种大尺寸晶体生长单晶炉，通过坩埚底部玻璃棒提供热流失通道；通过多组加热器实现对炉芯及坩埚炉、石英管的热辐射加热，多组加热器独立运作，实现不同部位不同温度的加热；通过底部加热器温度调整，控制晶体的引晶及放肩过程。晶体生长引晶阶段通过对螺旋加热器的功率微调整达到控制pbn坩埚内锥形温度梯度的控制，进行引晶并实现晶体放肩。放肩完成后，长体阶段通降低圆锥外围加热器的功率的大幅调整，增大晶体头部的温度梯度，进而实现对热散失途径的控制，实现微凸的晶体生长液面，达到长大直径长尺寸晶体的目的。采用晶体生长单晶炉，6英寸半绝缘砷化镓晶体平均有效长度由原来100mm增长到240mm；改变晶体材料的电学均匀性，电阻均匀性由原来的80%提高到90%。本实用新型提供的大尺寸晶体生长单晶炉可应用于磷化铟等其他采用vgf或vb工艺生长的晶体材料。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种大尺寸晶体生长单晶炉结构示意图；
图2为底部加热器半剖示意图。
图中：1为pbn坩埚、2为石英管、3为底部加热器、31为保温套、32为螺旋加热器、4为侧壁加热器、5为石英帽、6为炉芯、7为玻璃棒、8为保温装置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种大尺寸晶体生长单晶炉，包括pbn坩埚1、石英管2、加热器，所述加热器包括底部加热器3和侧壁加热器4；所述pbn坩埚1设置在石英管2内，所述石英管2上部设置有石英帽5，石英管2放置在炉芯6上，所述石英管2与炉芯6之间设置有底部加热器3，炉芯6在石英管2石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒7；所述pbn坩埚1与石英管2设置在保温装置8内，所述保温装置8为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置8内壁镶嵌有侧壁加热器4。
在本实施例中，所述底部加热器3和侧壁加热器4分别独立加热。
如图2所示，所述底部加热器3包括保温套31与螺旋加热器32，所述保温套31为顶部与底部开口的倒圆台形状，所述螺旋加热器32螺旋缠绕在保温套31外部。所述保温套31采用刚玉材料。所述保温套31母线与中心轴夹角与石英管2锥角相适应。所述保温套31底面内直径大于石英管2籽晶区直径，保温套31底面外直径大于架设孔直径；保温套31顶面内直径大于石英管2管体直径，保温套31顶面外直径小于保温装置8内径。
在本实施例中，所述侧壁加热器4自上而下设置为4-10组。所述侧壁加热器4分别独立运作。
本实施例提供的一种大尺寸晶体生长单晶炉晶体生长过程如下：
开启加热程序，使得各加热器附近测温点温度达到设定的温度值。恒温2~12小时使化料充分完成。此时螺旋加热器附近测温点温度为1250℃。
开启晶体生长程序，调整螺旋加热器加热程序，控制底部螺旋加热器附近测温点温度以0.5℃/h下降至1238℃，完成引晶及放肩过程。
引晶完成后调整加热程序，使得螺旋加热器附近测温点温度以4℃/h的下降速度，降温至1100℃，完成晶体生长过程。
上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：包括pbn坩埚（1）、石英管（2）、加热器，所述加热器包括底部加热器（3）和侧壁加热器（4）；所述pbn坩埚（1）设置在石英管（2）内，所述石英管（2）上部设置有石英帽（5），石英管（2）放置在炉芯（6）上，所述石英管（2）与炉芯（6）之间设置有底部加热器（3），炉芯（6）在石英管（2）石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒（7）；所述pbn坩埚（1）与石英管（2）设置在保温装置（8）内，所述保温装置（8）为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置（8）内壁镶嵌有侧壁加热器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述底部加热器（3）和侧壁加热器（4）分别独立加热。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述底部加热器（3）包括保温套（31）与螺旋加热器（32），所述保温套（31）为顶部与底部开口的倒圆台形状，所述螺旋加热器（32）螺旋缠绕在保温套（31）外部。
4.根据权利要求3所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述保温套（31）采用刚玉材料。
5.根据权利要求3所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述保温套（31）母线与中心轴夹角与石英管（2）锥角相适应。
6.根据权利要求3所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述保温套（31）底面内直径大于石英管（2）籽晶区直径，保温套（31）底面外直径大于架设孔直径；保温套（31）顶面内直径大于石英管（2）管体直径，保温套（31）顶面外直径小于保温装置（8）内径。
7.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述侧壁加热器（4）自上而下设置为4-10组。
8.根据权利要求7所述的一种大尺寸晶体生长单晶炉，其特征在于：所述侧壁加热器（4）分别独立运作。
技术总结