一种去除籽晶残余应力的退火装置及退火方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111394795A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010279102.7(22)申请日2020.04.10(71)申请人哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区哈西大街与学府四道街交汇处第40栋-1-2层12号(72)发明人不公告发明人(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人刘坤(51)Int.Cl.C30B33/02(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种去除籽晶残余应力的退火装置及退火方法(57)摘要本发明属于晶体材料制备技术领域，尤其涉及一种去除籽晶残余应力的退火装置及退火方法。为解决PVT法制备AlN籽晶过程中产生的残余应力容易造成晶体内大量裂纹和缺陷的问题，本发明提供了一种去除籽晶残余应力的退火装置及退火方法。该退火装置包括多层内坩埚、外坩埚、加热器、保温层、炉体外壳和感应线圈；多层内坩埚设于外坩埚内，加热器设于外坩埚外部两侧，保温层围设于外坩埚和加热器外周，炉体外壳围设于保温层外周，感应线圈设于炉体外壳外部两侧与加热器位置对应。该装置中多层内坩埚和外坩埚可拆卸，方便安装；能够一次大量同时退火多片氮化铝籽晶，消除籽晶内的残余应力，提升晶体质量，减少晶体内部裂纹及其他缺陷的产生。CN111394795ACN111394795A权利要求书1/2页1.一种去除籽晶残余应力的退火装置，其特征在于，包括多层内坩埚(1)、外坩埚(2)、加热器(3)、保温层(4)、炉体外壳(5)和感应线圈(6)；所述多层内坩埚(1)设于外坩埚(2)内，所述加热器(3)设于外坩埚(2)外部两侧，所述保温层(4)围设于外坩埚(2)和加热器(3)外周，所述炉体外壳(5)围设于保温层(4)外周，所述感应线圈(6)设于炉体外壳(5)外部两侧与加热器(3)位置对应；所述多层内坩埚(1)包括内坩埚顶盖(101)、碳化钽片(102)、籽晶支架(103)、内坩埚隔环(104)和内坩埚底盖(105)，多个籽晶支架(103)叠加设置在内坩埚底盖(105)上，籽晶支架(103)之间还设置有内坩埚隔环(104)，相邻的两个籽晶支架(103)和所夹持的内坩埚隔环(104)形成一个夹持空间，所述夹持空间用于容纳背面相对放置的两片碳化钽片(102)，所述碳化钽片(102)正面粘接有籽晶(106)，最上层碳化钽片(102)上盖设有内坩埚顶盖(101)。2.根据权利要求1所述一种去除籽晶残余应力的退火装置，其特征在于，所述外坩埚(2)为外坩埚顶盖(201)、压片隔环(202)、隔筒(203)和外坩埚底盖(204)组成的封闭壳体，多层内坩埚(1)分层堆叠放置于外坩埚(2)壳体内。3.根据权利要求2所述一种去除籽晶残余应力的退火装置，其特征在于，所述压片隔环(202)和隔筒(203)内部设有1～4个轴向中空通孔，用于放置多层内坩埚(1)。4.根据权利要求1-3任一所述一种去除籽晶残余应力的退火装置，其特征在于，所述保温层(4)为顶部石墨保温层(401)、侧部石墨保温层(402)和底部石墨保温层(403)组成的封闭保温层。5.根据权利要求4所述一种去除籽晶残余应力的退火装置，其特征在于，还包括托盘(7)、坩埚支撑杆(8)和坩埚旋转电机(9)；所述托盘(7)设于保温层(4)内，所述外坩埚(2)置于托盘(7)上，托盘(7)连接有所述坩埚支撑杆(8)，所述坩埚支撑杆(8)沿保温层(4)和炉体外壳(5)底部的开孔伸出，所述坩埚支撑杆(8)与炉体外壳(5)外部的坩埚旋转电机(9)连接。6.一种去除籽晶残余应力的方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、组装多层内坩埚：将籽晶(106)粘接到碳化钽片(102)正面，在内坩埚底盖(105)上放置籽晶支架(103)和内坩埚隔环(104)，将两片碳化钽片(102)背面相对放置在由籽晶支架(103)和内坩埚隔环(104)形成的容纳空间内，叠加放置籽晶支架(103)、内坩埚隔环(104)和粘接有籽晶(106)的碳化钽片(102)，在最上层碳化钽片(102)上盖设内坩埚顶盖(101)完成多层内坩埚(1)的组装；步骤二、组装外坩埚：外坩埚底盖(204)上放置压片隔环(202)和隔筒(203)，将完成组装的多层内坩埚(1)置于压片隔环(202)和隔筒(203)的中空通孔中，在隔筒(203)上封盖外坩埚顶盖(201)组成封闭的外坩埚；步骤三、加热退火：将步骤二组装完成的外坩埚(2)放置于加热器(3)之间，组装顶部石墨保温层(401)、侧部石墨保温层(402)和底部石墨保温层(403)，在外坩埚(2)和加热器(3)外形成封闭保温层，