GaSb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长装置的制作方法

本实用新型涉及半导体制备技术领域，具体涉及gasb单晶生长前用于浮渣过滤的装置和gasb单晶生长装置。

背景技术：

gasb单晶是制备长波长光纤通信器件、红外探测器和热光伏器件的重要材料，其主要生产方法有垂直梯度凝固法，简称vgf，使用vgf法生长的gasb单晶外形均匀、位错密度低。

gasb材料极易被氧化，在单晶生长前的装料过程中不可避免的会与空气接触，从而导致gasb原料表面被氧化生成一层ga2o3薄膜。在单晶生长时，ga2o3会以浮渣形式存在于gasb熔体中，导致gasb异质成核而生长成为孪晶。为了消除ga2o3浮渣对单晶生长的影响，需要在单晶生长前进行杂质滤除。

目前，单晶生长过滤杂质的方法主要采用小孔过滤的方法。小孔过滤的缺点是小颗粒杂质不能完全过滤掉，影响单晶生长。为了解决小颗粒杂质过滤的技术难题，有必要开发一种新型装置，以显著提高小颗粒杂质的去除率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种gasb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长装置，该过滤装置可极大地提高小颗粒杂质的去除率。

为此，第一方面，本实用新型提供了一种gasb单晶生长前浮渣过滤装置，包括装料坩埚和过滤坩埚；

所述装料坩埚呈上下开口的筒状；

所述过滤坩埚为上大下小的圆台状，包括上过滤板、下过滤板、外壁面以及由上过滤板、下过滤板和外壁面围合而成的内腔；

所述内腔中填装有过滤珠；

所述上过滤板和下过滤板均开设数个通孔，所述通孔的直径小于所述过滤珠的直径；

所述装料坩埚的外径与所述过滤坩埚外壁面最上端的外径相等，且所述装料坩埚的下端筒壁与所述过滤坩埚外壁面最上端固定连接。

进一步，所述固定连接为所述装料坩埚与所述过滤坩埚的外壁面一体成型。

进一步，所述过滤珠的材质为石英。

进一步，所述过滤珠为实心球体。

进一步，所述过滤珠的直径为0.5mm-0.8mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm。

进一步，所述装料坩埚、过滤坩埚外壁面、上过滤板和下过滤板的材质为石英、石墨或热解氮化硼(pbn)。

第二方面，本实用新型提供了一种gasb单晶生长装置，包括所述单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长坩埚，所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置同轴设置于所述单晶生长坩埚上方。

进一步，所述单晶生长坩埚为vgf法单晶生长坩埚。

进一步，所述gasb单晶生长装置还包括石英管，所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置和所述单晶生长坩埚共同封装于所述石英管中。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种有效的杂质过滤装置，用于gasb单晶生长前过滤，可显著提高小颗粒杂质的去除率，在过滤坩埚内填装过滤球，使其形成类似于活性炭的大表面积、多空隙结构，对杂质有极佳的过滤效果；配合过滤坩埚上下端面的多孔结构，进一步提高了过滤效果。该装置具有结构简单、成本低、使用方便、滤除效果明显等优点。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为gasb单晶生长前浮渣过滤装置的示意图；

图2为装料坩埚的示意图；

图3为过滤坩埚的示意图；

图4为gasb单晶生长装置的示意图。

1-装料坩埚；2-过滤坩埚；3-过滤珠；4-上过滤板；5-下过滤板；6-单晶生长坩埚；7-石英管；8-gasb原料。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实施例公开了一种gasb单晶生长前浮渣过滤装置，如图1所示，包括装料坩埚1和过滤坩埚2；如图2所示，所述装料坩埚1呈上下开口的筒状；如图3所示，所述过滤坩埚2为上大下小的圆台状，包括上过滤板4、下过滤板5、外壁面以及由上过滤板4、下过滤板5和外壁面围合而成的内腔；所述内腔中填装有过滤珠3。所述上过滤板4和下过滤板5均开设数个通孔，所述通孔的直径小于所述过滤珠3的直径。所述装料坩埚1的外径与所述过滤坩埚2外壁面最上端的外径相等，且所述装料坩埚1的下端筒壁与所述过滤坩埚2外壁面最上端固定连接。在优选的实施例中，所述装料坩埚1与所述过滤坩埚2的外壁面一体成型。

过滤珠3堆积于过滤坩埚2中，形成一种类似于活性炭的大表面积、多空隙结构，该结构对于杂质有很好的过滤效果；配合上过滤板4和下过滤板5的多孔结构，进一步提高了过滤效果。

在进一步的实施例中，所述过滤珠3为直径为0.5mm-0.8mm的石英实心球体，采用该直径的石英珠作为过滤介质，可显著提高对杂质的过滤效果。所述装料坩埚1、过滤坩埚2外壁面、上过滤板4和下过滤板5的材质为石英、石墨或热解氮化硼(pbn)。

在使用过程中，将该gasb单晶生长前浮渣过滤装置放置于单晶生长坩埚6的正上方，共同置于单晶炉内；将gasb原料8装于装料坩埚1中，提升单晶炉的炉内温度，直至将gasb原料8熔化。熔体状态的gasb原料通过上过滤板4流入过滤坩埚2中，熔体中夹杂的浮渣杂质被过滤装置过滤掉，过滤后的熔体经下过滤板5流入单晶生长坩埚6中，进行单晶生长。

在另一个实施例中，如图4所示，提供了一种单晶生长装置，包括所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长坩埚6，所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置同轴设置于所述单晶生长坩埚6的上方。在进一步的实施例中，所述单晶生长坩埚6为vgf法单晶生长坩埚，用于通过vgf法进行单晶生长。进一步，所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长坩埚6共同封装于石英管7中。

以下对单晶生长步骤做进一步说明：

(1)将gasb原料8装入装料坩埚1中，如图4所示，将所述gasb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长坩埚6一同封入石英管7中；

(2)将石英管放入vgf单晶炉，升温至730℃，开始熔化gasb原料8，其熔化后依次流经上过滤板4、过滤坩埚2、下过滤板5，流入单晶生长坩埚6，其中的浮渣杂质被过滤珠3过滤；

(3)待gasb熔体全部流入单晶生长坩埚6后，调节单晶炉进行晶体生长。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种gasb单晶生长前浮渣过滤装置，其特征在于，所述浮渣过滤装置包括装料坩埚和过滤坩埚；

所述装料坩埚呈上下开口的筒状；

所述过滤坩埚为上大下小的圆台状，包括上过滤板、下过滤板、外壁面以及由上过滤板、下过滤板和外壁面围合而成的内腔；

所述内腔中填装有过滤珠；

所述上过滤板和下过滤板均开设数个通孔，所述通孔的直径小于所述过滤珠的直径；

所述装料坩埚的外径与所述过滤坩埚外壁面最上端的外径相等，且所述装料坩埚的下端筒壁与所述过滤坩埚外壁面最上端固定连接。

2.如权利要求1所述的浮渣过滤装置，其特征在于，所述固定连接为所述装料坩埚与所述过滤坩埚的外壁面一体成型。

3.如权利要求1所述的浮渣过滤装置，其特征在于，所述过滤珠的材质为石英。

4.如权利要求1所述的浮渣过滤装置，其特征在于，所述过滤珠为实心球体。

5.如权利要求1-4任一项所述的浮渣过滤装置，其特征在于，所述过滤珠的直径为0.5mm-0.8mm。

6.如权利要求1所述的浮渣过滤装置，其特征在于，所述装料坩埚、过滤坩埚外壁面、上过滤板和下过滤板的材质为石英、石墨或热解氮化硼。

7.一种gasb单晶生长装置，其特征在于，所述gasb单晶生长装置包括权利要求1-6任一项所述的浮渣过滤装置和单晶生长坩埚，所述浮渣过滤装置同轴设置于所述单晶生长坩埚上方。

8.如权利要求7所述的gasb单晶生长装置，其特征在于，所述单晶生长坩埚为vgf法单晶生长坩埚。

9.如权利要求7或8所述的gasb单晶生长装置，其特征在于，所述gasb单晶生长装置还包括石英管，其中，所述浮渣过滤装置和所述单晶生长坩埚共同封装于所述石英管中。

技术总结
本实用新型涉及GaSb单晶生长前浮渣过滤装置和单晶生长装置，所述浮渣过滤装置包括装料坩埚和过滤坩埚；所述装料坩埚呈上下开口的筒状；所述过滤坩埚为上大下小的圆台状，包括上过滤板、下过滤板、外壁面以及由上过滤板、下过滤板和外壁面围合而成的内腔；所述内腔中填装有过滤珠；所述上过滤板和下过滤板均开设数通孔，所述通孔的直径小于所述过滤珠的直径；所述装料坩埚的外径与所述过滤坩埚外壁面最上端的外径相等，且所述装料坩埚的下端筒壁与所述过滤坩埚外壁面最上端固定连接。该浮渣过滤装置在过滤坩埚内填装有过滤球，使其形成类似于活性炭的大表面积、多空隙结构，对杂质有极佳的过滤效果。

技术研发人员：李万朋;许所成;孔鑫燚;马英俊;许兴;林泉
受保护的技术使用者：有研光电新材料有限责任公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.09.11