一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚及其使用方法与流程

本发明涉及半导体晶体生长的技术领域，尤其涉及一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚及其使用方法。

背景技术：

在晶体生长的制取方法中，通常采用提拉法，提拉法的生长工艺首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处于过冷状态；然后在籽晶夹头上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动铱杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体；但此种方法需要工作人员对铱杆进行转动和提拉，从而导致工作人员的工作量和劳动强度较大；现有的转动装置存在不便于对不同粗细尺寸的铱杆进行夹持固定的缺点；同时在铱杆在升降和转动时易出现晃动的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚，包括底座，所述底座为水平设置的矩形板状，在所述底座的底面四角均竖向固接有支撑腿；在所述底座顶面一侧的中部竖向固定设有矩形柱，在所述底座的顶面中部水平固定设有矩形板状的放置座，在所述放置座竖向设有开口朝上的炉体，在所述炉体的顶部开口处盖设有炉盖，在所述炉盖的顶面中部开设有圆形通孔，在所述圆形通孔内竖向固定设有导向管，在所述炉体内的竖向设有开口朝上的石墨热场，在所述石墨热场的底部两侧均竖向设有支撑板；在所述石墨热场内放置有开口朝上的石墨坩埚，在所述石墨坩埚的内壁上固定设有开口朝上的石英坩埚；

在所述矩形柱内面上部的前后端均竖向固定设有t型导轨，在两个所述t型导轨之间活动设有滑板，在所述滑板=内侧面的前后端均竖向配合t型导轨开设有t型滑槽；在所述滑板外侧面的上部横向固定设有电推缸，在所述电推缸的伸缩端顶部固定设有电机箱，在所述电机箱的底部设有转动组件；在所述矩形柱内上部竖向开设有矩形的升降腔，在所述升降腔下方的矩形柱内开设有矩形的电机腔；在所述升降腔内设有升降组件；在所述放置座内部两侧的前后端均横向开设有圆柱形的复位腔，在所述复位腔内设有复位组件。

优选地，所述转动组件包括c型板、转动轴、连接块和铱杆，在所述电机箱内竖向固定设有第一电机，在所述电机箱的底部固定安装有槽口朝上的c型板，在所述c型板的顶面中部固定设有第一轴承，在所述第一轴承的内圈中竖向固定设有转动轴，所述转动轴的顶端贯穿进电机箱内，并通过联轴器与第一电机的电机轴同轴固接，所述转动轴的底端贯穿至c型板的底面下方，在所述转动轴的底端固接有连接块，在所述连接块的底面开设有圆柱状的安装槽，在所述安装槽内设有夹持组件；在所述安装槽上方的连接块内横向开设有矩形的调节腔，在所述调节腔内设有调节组件，在所述导向管内竖向活动设有铱杆，所述铱杆的顶端夹持在安装槽内，且所述铱杆的底端延伸至石英坩埚内。

优选地，所述升降组件包括第二电机、丝杠、螺纹筒和连接柱，所述第二电机竖向设置在电机腔内，在所述升降腔内的顶部和底部均固定设有第二轴承，所述丝杠竖向设置在升降腔内，且所述丝杠的两端均固接第二轴承的内圈中；所述丝杠的底端贯穿进电机腔内，并通过联轴器与第二电机的电机轴同轴固接；在所述丝杠的杆体上活动套设有螺纹筒，在所述螺纹筒筒体一侧的上部和下部均横向固接有连接柱，在所述矩形柱内侧面的上部沿升降腔的高度方向开设有条形开口，且所述连接柱的外端均从条形开口内延伸出与滑板的内侧面固接。

优选地，所述夹持组件包括滑块、弧形夹板和夹力弹簧，在所述安装槽内的顶部两侧均活动设有滑块，在每个所述滑块的底端底面均竖向固定设有弧形夹板，且两个弧形夹板的内弧面相对设置；在每个所述弧形夹板外弧面的顶部和底部均等距横向设有若干夹力弹簧，且所述夹力弹簧的外端均与安装槽的内壁固接。

优选地，所述调节组件包括转动杆、螺纹套管和连接杆，在所述调节腔的两侧内壁上均固定设有第三轴承，所述转动杆横向设置在调节腔内，且所述转动杆的两端均固接在第三轴承的内圈中；所述转动杆的一端活动贯穿出调节腔外，在所述转动杆的一端固定设有把手；在所述转动杆中部两侧的杆体表面分别设置有正向螺纹和反向螺纹；在所述转动杆中部两侧的杆体上均活动套设有螺纹套管，在所述螺纹套管的管体底部均竖向固接有连接杆，在所述调节腔的内底面中部沿长度方向开设有与安装槽连通的条状开口，且每个所述连接杆的底端均从条状开口内延伸出与滑块的顶面固接。

优选地，所述复位组件包括移动块、圆杆、复位弹簧、矩形条和夹板，在每个所述复位腔的内端均活动设置有圆柱形的移动块，在每个所述移动块的外侧面均横向固定设有圆杆，在所述放置座两侧的底座顶面上均水平活动设有矩形条，在每个所述矩形条的顶部均竖向固定设有夹板，每个所述圆杆的外端均贯穿出复位腔外与矩形条的内侧面固接；在每个所述圆杆位于复位腔内的杆体上均活动套设有复位弹簧，且每个所述复位弹簧的两端分别与移动块的外侧面和复位腔的一侧内壁固接。

优选地，在所述电推缸的固定端中部固定套设有稳定套管，在所述滑板的外侧面底部固定设有朝上倾斜设置的支撑杆，且所述支撑杆的顶端与稳定套管的底部管体固接。

本发明还提出了一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，首先将电推缸、第一电机和第二电机分别通过导线与外接电源进行电性连接，在铱杆的底端固定设有一颗籽晶；

步骤二，通过朝外移动夹板带动圆杆内端的移动块对复位弹簧进行挤压，然后将炉体放置在两个夹板之间的放置座上，通过在复位弹簧的弹力作用在带动圆杆朝内收缩，通过圆杆的收缩带动矩形条顶部的夹板对炉体进行限位夹持；然后并将石英坩埚内的原料融化成液态；

步骤三，通过转动把手带动转动杆进行转动，通过转动杆杆体表面上的正向螺纹和反向螺纹带动两个螺纹套管进行朝内移动，通过螺纹套管的移动带动连接杆的端的滑块进行移动，通过滑块的移动带动弧形夹板对铱杆进行夹持固定；

步骤四，通过控制电推缸的伸缩便于带动电机箱底部的转动组件根据炉盖顶部导向管的位置进行横向移动调节，使铱杆的底端位于导向管管口的上方；

步骤五，通过控制第二电机带动丝杠进行转动，通过丝杠的转动带动螺纹筒进行升降，通过螺纹筒的升降便于带动连接柱外端的滑板在t型导轨上进行升降，通过滑板的升降带动电推缸和电机箱底部的转动组件进行升降，通过转动组件的升降便于使铱杆下降进石英坩埚内，并使铱杆底端的籽晶与石英坩埚内的液体接触；

步骤六，通过控制第一电机带动转动轴进行转动，通过转动轴的转动带动连接块内的铱杆进行转动，通过铱杆的转动使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体，在操作结束后并将电源关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过控制调节组件便于带动夹持组件对不同粗细的铱杆进行夹持固接，通过弧形夹板外弧面的夹力弹簧便于有效增大弧形夹板对于铱杆的夹持力，便于有效提高对于铱杆的夹持牢固性；解决了现有装置不便于对不同粗细尺寸的铱杆进行夹持固定的问题；

2、通过升降组件和转动组件便于带动铱杆进行升降和转动，便于通过铱杆的转动使熔化的液体结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，便于生长出圆柱状晶体，便于有效提高对于晶体生长的提拉效率，便于增加铱杆在转动使的稳定性，便于有效降低工作人员的工作量和劳动强度；解决了在采用提拉法进行晶体生长时，工作人员工作量较大和劳动强度较大的问题；通过t型导轨与滑板的滑动连接便于有效提高铱杆在升降时的稳定性，通过支撑杆和稳定套管便于有效猪增加电推杆与滑板的连接强度，便于提高对于电推缸和电机箱支撑力，便于有效降低铱杆在升降时发生晃动的情况，解决了现有铱杆在升降时易出现晃动的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视局部剖面结构示意图；

图2为本发明的主视整体剖面结构示意图；

图3为本发明的图1中a部位剖面结构放大示意图；

图4为本发明的放置座俯视剖面结构示意图；

图5为本发明的矩形柱内侧局部结构示意图；

图6为本发明的使用方法示意图；

图中序号：底座1、支撑腿2、矩形柱3、放置座4、炉体5、炉盖6、导向管7、石墨热场8、支撑板9、石墨坩埚10、石英坩埚11、t型导轨12、滑板13、电推缸14、电机箱15、第一电机16、c型板17、转动轴18、连接块19、铱杆20、第二电机21、丝杠22、螺纹筒23、连接柱24、转动杆25、螺纹套管26、连接杆27、滑块28、弧形夹板29、夹力弹簧30、移动块31、圆杆32、复位弹簧33、矩形条34、夹板35、稳定套管36、支撑杆37。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：参见图1-5，一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚，包括底座1，所述底座1为水平设置的矩形板状，在所述底座1的底面四角均竖向固接有支撑腿2；在所述底座1顶面一侧的中部竖向固定设有矩形柱3，在所述底座1的顶面中部水平固定设有矩形板状的放置座4，在所述放置座4竖向设有开口朝上的炉体5，在所述炉体5的顶部开口处盖设有炉盖6，在所述炉盖6的顶面中部开设有圆形通孔，在所述圆形通孔内竖向固定设有导向管7，在所述炉体5内的竖向设有开口朝上的石墨热场8，在所述石墨热场8的底部两侧均竖向设有支撑板9；在所述石墨热场8内放置有开口朝上的石墨坩埚10，在所述石墨坩埚10的内壁上固定设有开口朝上的石英坩埚11；在所述矩形柱3内面上部的前后端均竖向固定设有t型导轨12，在两个所述t型导轨12之间活动设有滑板13，在所述滑板13=内侧面的前后端均竖向配合t型导轨12开设有t型滑槽，通过t型导轨与滑板的滑动连接便于有效提高铱杆在升降时的稳定性；在所述滑板13外侧面的上部横向固定设有电推缸14，且电推缸14的型号为hh110-s300-t-r10，在所述电推缸14的伸缩端顶部固定设有电机箱15，在所述电机箱15的底部设有转动组件；在所述矩形柱3内上部竖向开设有矩形的升降腔，在所述升降腔下方的矩形柱3内开设有矩形的电机腔；在所述升降腔内设有升降组件；在所述放置座4内部两侧的前后端均横向开设有圆柱形的复位腔，在所述复位腔内设有复位组件。

在本发明中，所述转动组件包括c型板17、转动轴18、连接块19和铱杆20，在所述电机箱15内竖向固定设有第一电机16，第一电机16的型号为trm40c；在所述电机箱15的底部固定安装有槽口朝上的c型板17，在所述c型板17的顶面中部固定设有第一轴承，在所述第一轴承的内圈中竖向固定设有转动轴18，所述转动轴18的顶端贯穿进电机箱15内，并通过联轴器与第一电机16的电机轴同轴固接，所述转动轴18的底端贯穿至c型板17的底面下方，在所述转动轴18的底端固接有连接块19，在所述连接块19的底面开设有圆柱状的安装槽，在所述安装槽内设有夹持组件；在所述安装槽上方的连接块19内横向开设有矩形的调节腔，在所述调节腔内设有调节组件，在所述导向管7内竖向活动设有铱杆20，所述铱杆20的顶端夹持在安装槽内，且所述铱杆20的底端延伸至石英坩埚11内。

在本发明中，所述升降组件包括第二电机21、丝杠22、螺纹筒23和连接柱24，第二电机21的型号为yzw132m2-6，所述第二电机21竖向设置在电机腔内，在所述升降腔内的顶部和底部均固定设有第二轴承，所述丝杠22竖向设置在升降腔内，且所述丝杠22的两端均固接第二轴承的内圈中；所述丝杠22的底端贯穿进电机腔内，并通过联轴器与第二电机21的电机轴同轴固接；在所述丝杠22的杆体上活动套设有螺纹筒23，在所述螺纹筒23筒体一侧的上部和下部均横向固接有连接柱24，在所述矩形柱3内侧面的上部沿升降腔的高度方向开设有条形开口，且所述连接柱23的外端均从条形开口内延伸出与滑板13的内侧面固接；通过升降组件和转动组件便于带动铱杆进行升降和转动，便于通过铱杆的转动使熔化的液体结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，便于生长出圆柱状晶体，便于有效提高对于晶体生长的提拉效率，便于增加铱杆在转动使的稳定性，便于有效降低工作人员稳定工作量和劳动强度。

在本发明中，所述夹持组件包括滑块28、弧形夹板29和夹力弹簧30，在所述安装槽内的顶部两侧均活动设有滑块28，在每个所述滑块28的底端底面均竖向固定设有弧形夹板29，且两个弧形夹板29的内弧面相对设置；在每个所述弧形夹板29外弧面的顶部和底部均等距横向设有若干夹力弹簧30，且所述夹力弹簧30的外端均与安装槽的内壁固接；所述调节组件包括转动杆25、螺纹套管26和连接杆27，在所述调节腔的两侧内壁上均固定设有第三轴承，所述转动杆25横向设置在调节腔内，且所述转动杆25的两端均固接在第三轴承的内圈中；所述转动杆25的一端活动贯穿出调节腔外，在所述转动杆25的一端固定设有把手；在所述转动杆25中部两侧的杆体表面分别设置有正向螺纹和反向螺纹；在所述转动杆25中部两侧的杆体上均活动套设有螺纹套管26，在所述螺纹套管26的管体底部均竖向固接有连接杆27，在所述调节腔的内底面中部沿长度方向开设有与安装槽连通的条状开口，且每个所述连接杆27的底端均从条状开口内延伸出与滑块28的顶面固接；控制调节组件便于带动夹持组件对不同粗细的铱杆进行夹持固接，通过弧形夹板外弧面的夹力弹簧便于有效增大弧形夹板对于铱杆的夹持力，便于有效提高对于铱杆的夹持牢固性。

在本发明中，所述复位组件包括移动块31、圆杆32、复位弹簧33、矩形条34和夹板35，在每个所述复位腔的内端均活动设置有圆柱形的移动块31，在每个所述移动块31的外侧面均横向固定设有圆杆32，在所述放置座4两侧的底座1顶面上均水平活动设有矩形条34，在每个所述矩形条34的顶部均竖向固定设有夹板35，每个所述圆杆32的外端均贯穿出复位腔外与矩形条34的内侧面固接；在每个所述圆杆32位于复位腔内的杆体上均活动套设有复位弹簧33，且每个所述复位弹簧33的两端分别与移动块31的外侧面和复位腔的一侧内壁固接，通过复位组件便于对不通尺寸的炉体5进行夹持固定；在所述电推缸14的固定端中部固定套设有稳定套管36，在所述滑板13的外侧面底部固定设有朝上倾斜设置的支撑杆37，且所述支撑杆37的顶端与稳定套管36的底部管体固接；通过支撑杆和稳定套管便于有效猪增加电推杆与滑板的连接强度，便于提高对于电推缸和电机箱支撑力，便于有效降低铱杆在升降时发生晃动的情况，解决了现有铱杆在升降时易出现晃动的问题。

实施例2：参见图6，在本实施例中，本发明还提出了一种便于半导体晶体生长的石墨坩埚的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，首先将电推缸14、第一电机16和第二电机21分别通过导线与外接电源进行电性连接，在铱杆20的底端固定设有一颗籽晶；

步骤二，通过朝外移动夹板35带动圆杆32内端的移动块31对复位弹簧33进行挤压，然后将炉体5放置在两个夹板35之间的放置座4上，通过在复位弹簧33的弹力作用在带动圆杆32朝内收缩，通过圆杆32的收缩带动矩形条34顶部的夹板35对炉体5进行限位夹持；然后并将石英坩埚11内的原料融化成液态；

步骤三，通过转动把手带动转动杆25进行转动，通过转动杆25杆体表面上的正向螺纹和反向螺纹带动两个螺纹套管26进行朝内移动，通过螺纹套管26的移动带动连接杆27的端的滑块28进行移动，通过滑块28的移动带动弧形夹板29对铱杆20进行夹持固定；

步骤四，通过控制电推缸14的伸缩便于带动电机箱15底部的转动组件根据炉盖6顶部导向管7的位置进行横向移动调节，使铱杆20的底端位于导向管7管口的上方；

步骤五，通过控制第二电机21带动丝杠22进行转动，通过丝杠22的转动带动螺纹筒23进行升降，通过螺纹筒23的升降便于带动连接柱24外端的滑板13在t型导轨12上进行升降，通过滑板13的升降带动电推缸14和电机箱15底部的转动组件进行升降，通过转动组件的升降便于使铱杆20下降进石英坩埚11内，并使铱杆20底端的籽晶与石英坩埚11内的液体接触；

步骤六，通过控制第一电机16带动转动轴18进行转动，通过转动轴的转动带动连接块19内的铱杆20进行转动，通过铱杆20的转动使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体，在操作结束后并将电源关闭。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。