锗单晶生长炉及基于生长炉的锗单晶生长温度控制方法.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CN105951170A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610495202.7(22)申请日2016.06.30(71)申请人云南中科鑫圆晶体材料有限公司地址650000云南省昆明市高新技术开发区新城高新技术产业基地B-5-5地块申请人昆明云锗高新技术有限公司云南鑫耀半导体材料有限公司(72)发明人董汝昆李武芳祝永成何永彬高云浩金之生杨小瑞权忠朝(74)专利代理机构昆明祥和知识产权代理有限公司53114代理人张亦凡(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B29/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称锗单晶生长炉及基于生长炉的锗单晶生长温度控制方法(57)摘要本发明涉及一种新材料制备技术领域，具体为一种锗单晶生长炉及基于生长炉的锗单晶生长温度控制方法，该装置垂直固定在底座上，其特征在于该生长炉采用圆柱形不锈钢炉体，炉体侧壁自下而上设置若干个加热电极，沿炉体内侧设置环形的保温材料；沿炉体中轴底部设置支撑系统，支撑系统上架设石英异型管，石英异型管内自下而上依次设置下层坩埚、中环、上层坩埚以及封帽，石英异型管上方覆盖石英棉。生长炉针对8英寸锗单晶生长特点，结构精妙，温区设计合理。CN105951170ACN105951170A权利要求书1/1页1.锗单晶生长炉，垂直固定在底座上，其特征在于该生长炉采用圆柱形不锈钢炉体(1)，炉体(1)侧壁自下而上设置若干个加热电极(2)，沿炉体(1)内侧设置环形的保温材料；沿炉体(1)中轴底部设置支撑系统(3)，支撑系统(3)上架设石英异型管(4)，石英异型管(4)内自下而上依次设置下层坩埚、中环、上层坩埚以及封帽，石英异型管(4)上方覆盖石英棉。2.如权利要求1所述的锗单晶生长炉，其特征在于石英异型管(4)底部封闭，下部为漏斗形，上部为筒形，顶部开口；下层坩埚和上层坩埚均为漏斗形，底部设置细管；中环由石英外环、石英斜面和石英横杆组成，石英斜面放置于石英外环内，石英斜面上设置石英横杆，石英横杆支撑在石英异型管(4)内壁用于固定。3.如权利要求1所述的锗单晶生长炉，其特征在于支撑系统(3)采用不同口径的圆柱形石英环同心放置，石英环间填充石英棉，石英异型管(4)的漏斗形以及下层坩埚底部的细管位于支撑系统(3)内，使石英异型管(4)摆放稳固，更有利于温度控制，把控细管内的籽晶状态。4.如权利要求1所述的锗单晶生长炉，其特征在于加热电极(2)设置七个，加热电极(2)将炉体(1)分隔为六个温区，在各个温区分别设置用于监测温度的热点偶；支撑系统(3)位于第一温区至第三温区，下层坩埚位于第三温区至第四温区，上层坩埚位于第四温区至第五温区。5.如权利要求(4)所述的锗单晶生长炉，其特征在于加热电极(2)距炉底的高度分别为15-30cm、25-40cm、40-60cm、65-85cm、80-100cm、90-110cm以及95-115cm；所述的支撑系统(3)距炉底高度为45-80cm，下层坩埚及上层坩埚长度为16-26cm。6.基于锗单晶生长炉的锗单晶生长温度控制方法，包括升温熔料、籽晶熔接，晶体生长，晶体冷却四个阶段，其特征在于各阶段各温区温度独立控制，其中：升温熔料阶段，时长为22-26小时，恒定温度，第一温区为880-910℃，第二温区为890-920℃，第三温区900-930℃，第四温区940-970℃，第五温区940-970℃，第六温区940-970℃；籽晶熔接阶段，时长为22-26小时，恒定温度，第一温区为920-940℃，第二温区为930-945℃，第三温区930-960℃，第四温区950-970℃，第五温区950-980℃，第六温区950-980℃；晶体生长阶段，阶段式小幅度降温，240-260小时后第一温区为780-820℃，第二温区为820-860℃，第三温区830-870℃，第四温区850-910℃，第五温区890-930℃，第六温区910-940℃；晶体冷却阶段，36小时内阶段式大幅度降温冷却至常温。2CN105951170A说明书1/3页锗单晶生长炉及基于生长炉的锗单晶生长温度控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种新材料制备技术领域，具体为锗单晶生长炉及基于生长炉的锗单晶生长温度控制方法。背景技术[0002]锗是稀有金属元素，在自然界中储量稀少且分布分散，由于锗所具有半导体特性，其应用基本在高科技领域，电子、光导纤维、红外光学、半导体材料等行业，由此而成为当今世界上非常重要的战略物资。目前全世界锗的年产量大约在200吨左右，我国是锗的主要生产国之一，总量在100吨左右，约占世界生产总量的50%。随着科学技术的发展，其用途不断扩展，现在