一种基于两级温场的晶体生长装置的制作方法

本发明涉及晶体生长，尤其涉及一种基于两级温场的晶体生长装置。

背景技术：

1、晶体生长装置是一种用于生长单晶体的设备。晶体生长是指物质在一定温度、压力、浓度、介质、ph等条件下由气相、液相、固相转化，形成特定线度尺寸晶体的过程。

2、晶体生长炉是一种常见的晶体生长装置，通常由高温炉体、炉膛、加热元件、温度控制系统等组成。晶体生长炉的工作原理是通过控制温度和气氛条件，使溶液或气体中的溶质逐渐结晶并沉积在晶体生长装置上，从而生长出单晶体。晶体生长炉通常采用高温炉体和加热元件来提供适宜的温度条件，通过精确控制温度，提供适宜的结晶环境，以促进晶体的生长。

3、目前晶体生长主要包括提拉法、布里奇曼法和垂直梯度凝固法等，通常采用一级温场和多段加热模块的方式提供高温熔料温区、梯度生长温区和低温固相温区，加热模块段数越多，温度控制越精确。然而，增加加热模块的数量会导致设备成本增加，并且生长程序变得更加复杂。此外，由于只有一级温场，温场常与炉体绑定，因此很难调整生长温度场的方位角均匀性，导致晶体生长界面附近的温度控制仍然不够精细，且随着生长界面相对炉体的变化，一级温场很难实时调控界面温场。晶体生长质量受到生长界面的形态、温场方位角的均匀性、界面温度梯度和推进速率的稳定性的影响。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于两级温场的晶体生长装置。

2、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

3、一种基于两级温场的晶体生长装置，包括：

4、一晶体生长炉，所述晶体生长炉具有一生长腔室以及围绕所述生长腔室设置的夹层；

5、一第一加热组件，设置于所述夹层中，用于产生用于晶体生长的第一温度场；

6、一生长坩埚，设置于所述生长腔室内所形成的温度场的轴心位置，所述生长坩埚内放置有晶体；

7、一第二加热组件，设置于所述生长腔室中，且所述第二加热组件围绕所述生长坩埚内的晶体生长界面设置，用于产生用于晶体生长的第二温度场；

8、一驱动组件，所述驱动组件连接所述第二加热组件，用于驱动所述第二加热组件沿水平方向和/或竖直方向运动。

9、优选地，所述第二加热组件包括：

10、第一加热端，所述第一加热端设置于所述晶体生长界面的上方；

11、第二加热端，所述第二加热端设置于所述晶体生长界面的下方；

12、所述第一加热端的温度高于同高度的所述生长坩埚内的熔体温度；所述第二加热端的温度低于同高度的所述生长坩埚内的晶体温度。

13、优选地，所述晶体生长炉包括：

14、一炉体，所述炉体呈圆环状，圆环状的所述炉体包括内圆炉体和外圆炉体，所述内圆炉体和所述外圆炉体之间形成所述夹层，且所述夹层的两端封闭设置；

15、所述炉体的内圆的上端设有一第一炉塞，下端设有一第二炉塞，以形成所述生长腔室。

16、优选地，所述第一炉塞或所述第二炉塞上设有一第一通孔；

17、还包括：晶杆，所述晶杆自所述第一通孔伸入所述生长腔室中，且所述晶杆的一端与所述生长坩埚固定连接。

18、优选地，所述第一炉塞或所述第二炉塞上设有一第二通孔；

19、所述第二加热组件包括：

20、一支承底座，所述支承底座上设有支承杆，所述支承杆自所述第二通孔伸入所述生长腔室中，且所述支承杆的一端与所述第二加热组件的所述第一加热端和所述第二加热端固定连接；

21、所述驱动组件连接所述支承杆的另一端，通过所述支承杆驱动所述第一加热端和所述第二加热端沿水平方向和/或竖直方向运动。

22、优选地，所述第二通孔的径向尺寸大于或等于所述支承杆的尺寸。

23、优选地，所述第一加热端和所述第二加热端分别包括：

24、一加热片，所述加热片的加热面分别朝向所述生长坩埚设置；

25、所述支承杆的内部设置有对应每个所述加热片的一氮气通路和一电源线，所述氮气通路和所述电源线分别连接所述加热片远离所述生长坩埚的一面，并自所述支承杆的内部至所述支承底座引出。

26、优选地，所述第一加热端和所述第二加热端分别还包括：热电偶，所述热电偶设置于所述加热片远离所述生长坩埚的一面；

27、所述支承杆的内部还设置有热电偶线，所述热电偶线的一端连接所述热电偶，所述热电偶线的另一端自所述支承杆的内部至所述支承底座引出。

28、优选地，还包括：一冷却通路，设置于所述支承底座内，且所述冷却通路靠近所述氮气通路设置，所述冷却通路自所述支承底座引出。

29、优选地，所述加热片呈环状。

30、本发明技术方案的优点或有益效果在于：

31、本发明在传统晶体生长炉的一级温场的基础上，通过设置第二加热组件，实现两级温场控制；第二加热组件具有水平方向移动的功能，可以调节温场方位角的均匀性；第二加热组件还具有竖直方向移动的功能，适用于变化的温场需求；此外，还可大大降低对一级温场的精度要求，实现晶体生长界面的位置和形态的控制，从而提高单晶率和径向组分的均一性。

技术特征：

1.一种基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第二加热组件包括：

3.根据权利要求2所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长炉包括：

4.根据权利要求3所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第一炉塞或所述第二炉塞上设有一第一通孔；

5.根据权利要求3所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第一炉塞或所述第二炉塞上设有一第二通孔；

6.根据权利要求5所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第二通孔的径向尺寸大于或等于所述支承杆的尺寸。

7.根据权利要求5所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第一加热端和所述第二加热端分别包括：

8.根据权利要求7所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述第一加热端和所述第二加热端分别还包括：热电偶，所述热电偶设置于所述加热片远离所述生长坩埚的一面；

9.根据权利要求7所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，还包括：一冷却通路，设置于所述支承底座内，且所述冷却通路靠近所述氮气通路设置，所述冷却通路自所述支承底座引出。

10.根据权利要求7所述的基于两级温场的晶体生长装置，其特征在于，所述加热片呈环状。

技术总结本发明提供一种基于两级温场的晶体生长装置，包括：晶体生长炉，具有生长腔室、夹层；第一加热组件，设置于夹层中，用于产生第一温度场；生长坩埚，设置于生长腔室内；第二加热组件，设置于生长腔室中，且第二加热组件围绕生长坩埚内的晶体生长界面设置，用于产生第二温度场；驱动组件，用于驱动第二加热组件沿水平方向和/或竖直方向运动。有益效果：通过设置第二加热组件，实现两级温场控制；第二加热组件具有水平方向移动的功能，可以调节温场方位角的均匀性；第二加热组件还具有竖直方向移动的功能，适用于变化的温场需求；大大降低对一级温场的精度要求，实现晶体生长界面的位置和形态的控制，从而提高单晶率和径向组分的均一性。技术研发人员：陆宏煜,李贞,钱驰辉受保护的技术使用者：浙江珏芯微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29