一種熱脫堝器及使用方法

2023-10-05 13:37:59 1

專利名稱：一種熱脫堝器及使用方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，特別是採用VB技術(垂直Bridgman技術)或 VGF(垂直梯度凝固)技術生長具有揮發性組元的單晶時，並使用包覆劑的情況下，將坩堝 與晶體分離的方法。
背景技術：
在使用昂貴的氮化硼坩堝生長晶體時，為保證坩堝的重複利用，延長坩堝使用壽 命，需採用特殊的脫堝方法，來保護晶體和坩堝在分離過程中不受損傷。在專利CN 100387759C中，通過熱脫堝和超聲甲醇冷脫堝相結合的手段進行晶體 和氮化硼坩堝的分離，在此專利中雖然採取了加熱的方法讓氏03包覆劑在重力作用下熔化 流出，但由於未採用相應的保護支撐器件，當坩堝與晶體之間的B2O3粘結力小於晶體的重 力時，晶體可能連帶化03從氮化硼坩堝上剝落，從而對坩堝和晶體均造成損傷；另外，晶體 在與坩堝分離的過程中，在沒有支撐保護的情況下，籽晶很容易被折斷，留在籽晶腔內，延 長了脫堝時間。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱脫堝器及其使用方法，使用本專利的熱脫堝器晶體不 會在包覆劑融化後期從氮化硼坩堝剝落，從而有效的保證氮化硼坩堝的完整性；籽晶從坩 堝底部順利脫出，不會折斷而留在坩堝內。為達到上述發明目的，本發明採用以下技術方案這種熱脫堝器，它包括位於中心的石墨底託，呈圓柱形，柱橫截面積為晶體橫截 面的1/2 2/3，圓柱下部有螺紋，可依據晶體的位置上下轉動；在石墨柱外圍，有多根細長 的石墨棒，長度等於坩堝等徑部分的長，以石墨圓柱中心為圓心對稱排列，多根細長的石墨 棒所在的圓的直徑大於坩堝直徑，以起到固定和保護坩堝的作用；脫堝器內壁有一層耐高 溫的高純石英布，用以盛放從堝內流出的包覆劑，待包覆劑冷卻後一併從脫舟器內取出；在 脫舟器周圍設計夾持孔以方便取放。本發明的優點是使用本熱脫堝器，可保護坩堝和晶體在熱脫堝的過程中不受損 傷，並將包覆劑方便的取出。


圖1待脫堝的晶體2脫堝器結構示意3脫堝器俯視1中，6為氮化硼坩堝，7為單晶，8為包覆層，1為一石墨底託，2為石墨棒，3為 石英布，4為夾持孔，5為石墨底盤。
具體實施例方式如圖2所示，中心為一石墨底託1呈柱形，石墨託1橫截面積為晶體橫截面的 1/2 2/3，圓柱下部有km-6cm長的螺紋，用以調整石墨柱的高度，使石墨柱與晶體上部分 的包覆劑相接觸；石墨底託1外圍有6根細長的石墨棒2，其長度等於坩堝等徑部分的長， 以石墨底託中心為圓心對稱排列，6根細長的石墨柱內側所形成圓的直徑應略大於坩堝直 徑，使坩堝和晶體較容易放入與取出；在脫堝器內壁有一層耐高溫的高純石英布3，熔化後 的包覆劑均流到石英布上，冷卻後一併取出，避免汙染爐膛。通過加熱，首先使籽晶腔內的包覆劑完全熔化，接著熱場往下移動，使包覆劑逐漸 由上至下發生熔化，由於下面有石墨圓柱作支撐，故晶體不會在包覆劑融化後期從氮化硼 坩堝剝落，從而有效的保證氮化硼坩堝的完整性；隨著溫度的升高，溫場的繼續下移，晶體 與石墨圓柱之間的包覆劑逐漸熔化，晶體逐漸落到石墨圓柱上，從而保證了晶體連帶籽晶 完好的從氮化硼坩堝分離，保證了晶體與坩堝完整性。熔化後的包覆劑流到石英布上，待冷 卻後，將坩堝、晶體逐次取出，最後將包覆劑和石英布一併從脫堝器內移除。操作方法以常見的化03作為包覆劑為例，其操作步驟如下(1)晶體隨爐冷卻後，將晶體 和坩堝從生長爐中取出；(2)將坩堝和晶體倒置，放入脫堝器中，一併放入爐內，抽真空至 0. Ipa左右，開始加熱；(3)首先從熔化籽晶腔內的化03開始，繼續升高溫度，並控制熱場從 籽晶位置逐漸下移，直至與石墨圓柱相接觸處的化03完全熔化，恆溫2小時，待化03完全流 出；(4)在重力作用下，由於晶體頂部的化03完全熔化流出，在重力作用下，晶體將下移一段 距離與石墨底託接觸，完成晶體和氮化硼坩堝分離的過程，降溫至室溫，將坩堝、晶體、包覆 劑依次取出。
權利要求
1.一種熱脫堝器，其特徵在於，它包括位於中心的石墨底託，呈圓柱形，柱橫截面積 為晶體橫截面的1/2 2/3，圓柱下部有螺紋，在石墨柱外圍，有多根細長的石墨棒，長度等 於坩堝等徑部分的長，以石墨圓柱中心為圓心對稱排列，多根細長的石墨棒所在的圓的直 徑大於坩堝直徑，在脫堝器內壁有一層耐高溫的高純石英布。
2.根據權利要求1所述的一種熱脫堝器，其特徵在於，所述的圓柱下部有如m--6cm長 的螺紋。
3.—種權利要求1所述脫堝器的使用方法其特徵在於它包括以下步驟(1)待晶體隨爐冷卻後，將晶體和坩堝一併取出；(2)將坩堝和晶體倒置，放入脫堝器中，一併放入爐內，抽真空至0.lpa-lpa，開始加 熱。(3)首先熔化籽晶腔內的化03，接著通過提高溫度將熱場從籽晶位置逐漸下移，直至與 石墨圓柱相接觸處的氏03完全熔化，恆溫2小時，待化03完全流出；(4)、在重力作用下，由於晶體頂部的化03完全熔化流出，在重力作用下，晶體將下移一 段距離與石墨圓柱接觸，從而有效地實現晶體和氮化硼坩堝的分離，降溫至室溫，將坩堝和 晶體依次取出。
全文摘要
一種熱脫堝器及使用方法，它包括位於中心的石墨底託，呈圓柱形，柱橫截面積為晶體橫截面的1/2～2/3，圓柱下部有螺紋，在石墨柱外圍，有多根細長的石墨棒，長度等於坩堝等徑部分的長，以石墨圓柱中心為圓心對稱排列，多根細長的石墨棒所在的圓的直徑大於坩堝直徑，在脫堝器內壁有一層耐高溫的高純石英布。本熱脫堝器的優點是，可保護坩堝和晶體在熱脫堝的過程中不受損傷，並將包覆劑方便的取出，且操作方便。
文檔編號C30B9/00GK102108558SQ20091026004
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者丁國強, 屠海令, 張峰燚, 楊海, 蘇小平, 黎建明 申請人:北京國晶輝紅外光學科技有限公司, 北京有色金屬研究總院