InSb晶体生长的单晶炉.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CN110904510A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911058138.6(22)申请日2019.11.01(71)申请人中国电子科技集团公司第十一研究所地址100015北京市朝阳区酒仙桥路4号(72)发明人柏伟刘江高徐强强刘铭(74)专利代理机构工业和信息化部电子专利中心11010代理人秦莹(51)Int.Cl.C30B29/40(2006.01)C30B15/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称InSb晶体生长的单晶炉(57)摘要本发明公开了一种InSb晶体生长的单晶炉，所述单晶炉包括：设置于石英坩埚上方的倒流隔热层，所述倒流隔热层通过固定杆架连接于提拉装置上，所述倒流隔热层的底端以一定的锥角倾斜度向石英坩埚中间的InSb晶体方向倾斜，用于在提拉装置的带动下，在InSb晶体生长的不同阶段根据实际的生长界面形状进行相应的位置调节，在InSb晶体生长过程中，对于已生长出的晶体部分定向屏蔽或反射一定的辐射热，改变单晶炉热场结构；所述固定杆架，一端与倒流隔热层连接，并穿过单晶炉的炉壁，另一端与提拉装置连接，用于在提拉装置的带动下带动倒流隔热层上下运动；所述提拉装置，通过固定杆架连接倒流隔热层，用于通过所述固定杆架带动所述倒流隔热层上下运动。CN110904510ACN110904510A权利要求书1/1页1.一种InSb晶体生长的单晶炉，其特征在于，包括：设置于石英坩埚上方的倒流隔热层，所述倒流隔热层通过固定杆架连接于提拉装置上，所述倒流隔热层的底端以一定的锥角倾斜度向石英坩埚中间的InSb晶体方向倾斜，用于在提拉装置的带动下，在InSb晶体生长的不同阶段根据实际的生长界面形状进行相应的位置调节，在InSb晶体生长过程中，对于已生长出的晶体部分定向屏蔽或反射一定的辐射热，改变单晶炉热场结构；所述固定杆架，一端与倒流隔热层连接，并穿过单晶炉的炉壁，另一端与提拉装置连接，用于在提拉装置的带动下带动倒流隔热层上下运动；所述提拉装置，通过固定杆架连接倒流隔热层，用于通过所述固定杆架带动所述倒流隔热层上下运动。2.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述提拉装置具体包括：连接波纹管，一端与所述固定杆架穿过处的炉壁外侧连接，另一端与气密性外罩连接，套穿于所述固定杆架外侧，用于在升降驱动机构的带动下伸缩运动；气密性外罩，与所述连接波纹管连接，用于保证保证单晶炉内部的真空状态；升降驱动机构，设置于所述气密性外罩内，并与所述固定杆架连接，用于驱动所述固定杆架上下运动。3.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述倒流隔热层为高纯石英。4.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，所述锥角倾斜度根据生长的不同尺寸晶体进行相应调节。5.如权利要求1所述的单晶炉，其特征在于，通过单晶炉温度反馈系统自动调控结晶区的温度实现倒流隔热层和InSb晶体生长界面相对平衡位置的调节。2CN110904510A说明书1/4页InSb晶体生长的单晶炉技术领域[0001]本发明涉及单晶炉领域，尤其涉及一种InSb晶体生长的单晶炉。背景技术[0002]InSb作为一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，具有禁带宽度窄、电子有效质量小和电子迁移率高的特点，物理化学性质稳定。由于其在3～5μm中波波段属于本征吸收，基于InSb的红外探测器拥有极高的量子效率和响应率，因此InSb成为了中波红外探测器的首选材料。InSb红外探测器历经单元、多元、一维线列和二维面阵的迅速发展，使得红外系统性能得到大幅提高，有利促进了红外技术在天文观测、侦察监视、搜索跟踪、辅助驾驶、消防及安全生产等领域的应用。为了满足百万像素、高集成度等新一代超大规格阵列红外焦平面探测器的发展，同时降低探测器的制造成本等，使得大尺寸、高质量InSb晶体的发展需求越来越高。低缺陷密度、高电学均匀性的大尺寸InSb晶体是制备高性能大规格红外焦平面探测器的关键基础。InSb晶体的主流制备方法是直拉法生长，然后通过切割、倒角、研磨、抛光等工艺制备成各类型晶片。在直拉法生长InSb晶体的过程中，首先将多晶原料放置于石英坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，然后将固定于籽晶杆上的籽晶从熔体表面浸入熔体中，发生部分熔化后，缓慢向上提拉并转动籽晶杆。通过籽晶杆和晶体生长初期肩部的散热，使得与籽晶接触的熔体首先获得一定的过冷度，进而发生结晶；随着籽晶杆的不断提拉和旋转，使得结晶过程连续进行，从而实现晶体的连续生长。对于直拉法生长大尺寸、高质量的InSb晶体，晶体生长过程中相对平坦或微凸的生长界面所对应的热应力低，这是制备低缺陷密度、电学参数均匀的大尺寸、高质量InSb晶体的重要条件。生长界面的形状主要取决于生长界面附