单晶生长加热器的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种单晶生长加热器。


背景技术：

2.目前，单晶生长技术是将多晶料经过升温加热熔化，再经过一定的温度梯度进行凝固结晶的过程。对于性能越高的单晶对结晶的温度梯度要求也就越高，温度梯度主要是指纵向温度梯度，也就是单晶生长的方向。目前的主要控制方法是将加热器在纵向上分成几个区域，分别设置不同的温度进行控制，以达到所需要温度梯度。随着科技的不断进步与发展，对单晶生长的性能要求越来越高，单晶的尺寸要求越来越大，控制纵向温度梯度已经达不到所需的要求，生长出的单晶在各种性能上会出现均匀性差等情况，要想满足性能要求，尺寸越大的单晶在生长上除了控制纵向温度梯度以外，还需均匀的控制径向温度。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种单晶生长加热器，旨在实现均匀控制单晶生长加热器的径向温度。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的单晶生长加热器，所述单晶生长加热器包括：
5.壳体，所述壳体呈管状；
6.保温层，所述保温层环周设置于所述壳体内侧；
7.加热层，所述加热层环周设置于所述保温层内侧；
8.导热层，所述导热层环周设置于所述加热层内侧。
9.可选地，还包括：
10.两个端头保湿筒，两个所述端头保湿筒环周设置于所述壳体内侧，两个所述端头保湿筒分别设置于所述壳体的两端，所述保温层、所述加热层和所述导热层设置于两个所述端头保湿筒之间。
11.可选地，所述壳体由不锈钢材料制成。
12.可选地，所述壳体包括冷却水管层。
13.可选地，所述壳体还包括隔热层，所述隔热层设置于所述冷却水管层外侧。
14.可选地，所述导热层由高导热材料制成。
15.可选地，所述导热层有莫来石材料制成。
16.可选地，所述加热层纵向设置有六个加热区域；所述加热层横向设置有四个加热区域。
17.可选地，每个所述加热区域内设置有一蛇型加热丝。
18.可选地，所述蛇型加热丝贴附在导热层外侧，四个所述蛇型加热丝组成的圆环的轴心与所述壳体的轴线重合。
19.本实用新型技术方案通过采用壳体、保温层、加热层和导热层的设置，实现了均匀控制单晶生长加热器的径向温度，提高了单晶生长的纯度和均匀性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型单晶生长加热器一实施例的结构示意图；
22.图2为图1中a处的局部放大图；
23.图3为本实用新型单晶生长加热器截面图；
24.图4为本实用新型单晶生长加热器的壳体的结构示意图。
25.附图标号说明：
26.标号名称标号名称100单晶生长加热器110壳体120保温层130加热层140导热层150端头保湿筒111冷却水管层112隔热层131蛇型加热丝160单晶生长空腔
27.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
31.本实用新型提出一种单晶生长加热器100。
32.在本实用新型实施例中，如图1和图2所示，该单晶生长加热器100包括：壳体110、保温层120、加热层130和导热层140；所述壳体110呈管状；所述保温层120环周设置于所述壳体110内侧；所述加热层130环周设置于所述保温层120内侧；所述导热层140环周设置于所述加热层130内侧。当通过单晶生长加热器100生长单晶时，通过加热层130给单晶生长加热器100加热，加热层130 产生的热量通过导热层140均匀的分布到单晶生长加热器100的内部为单晶生长提供热量；保温层120用于降低单晶生长加热器100的能量损失，壳体110用
于将保温层120、加热层130和导热层140固定在一起，一体成型为单晶生长加热器100。导热层140位于加热器最里层，直接与长晶物料接触，可以采用莫来石或其他导热率高的材料制成，作用在于将外面的热量均匀的导入进行晶体生长，或将里面的热量均匀的导出。达到长晶对热量均匀控制的需要。保温层120采用硅酸铝材料或其他能耐温度达到1200℃以上且保温效果良好的材料。保温层120 的作用在于保护加热层130的温度能为长晶提供，无法快速散去，满足长晶要求。其中，导热层140所围成的单晶生长空腔160用于生长单晶。单晶生长加热器 100可以解决目前国内砷化镓、磷化铟等
ⅲ‑ⅴ
族化合物半导体衬底材料，在高端产品上的均匀性差的问题，使产品性能进一步提高，满足更多高端产品的使用需求。
33.本实用新型技术方案通过采用壳体110、保温层120、加热层130和导热层 140的设置，实现了均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，提高了单晶生长的纯度和均匀性。
34.具体的，为了更好的固定保温层120、加热层130和导热层140，以及进一步提高单晶生长加热器100的保温效果，该单晶生长加热器100还包括两个端头保湿筒150，两个所述端头保湿筒150环周设置于所述壳体110内侧，两个所述端头保湿筒150分别设置于所述壳体110的两端，所述保温层120、所述加热层 130和所述导热层140设置于两个所述端头保湿筒之间。端头保湿筒150将导热层140、加热层130、保温层120以及壳体110进行固定，使各层联系在一起，形成一个整体。端头保湿筒150还用于保护加热层130的温度能为长晶提供，无法快速散去，满足长晶要求。其中，端头保湿筒150采用硅酸铝材料或其他能耐温度达到1200℃以上且保温效果良好的材料。
35.具体的，为了降低单晶生长加热器100壳体110的温度以及更好的固定保温层120、加热层130和导热层140，所述壳体由不锈钢材料制成。
36.具体的，为了降低单晶生长加热器100壳体110的温度，所述壳体包括冷却水管层111。其中，冷却水管层111内设置有用于降温的冷却水管。
37.具体的，为了降低单晶生长加热器100壳体110的温度，以及防止单晶生长加热器100烫伤使用人员，所述壳体还包括隔热层112，所述隔热层112设置于所述冷却水管层111外侧。壳体采用冷却水降温，这种降温形式需要在自然降温的设计基础上增加冷却水管，在冷却水管外面增加隔热层112。壳体的作用在于按长晶要求散热降温。
38.具体的，为了进一步提高导热层140的导热效果，为了进一步实现均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，为了进一步提高单晶生长的纯度和均匀性，所述导热层140由高导热材料制成。
39.具体的，为了更进一步提高导热层140的导热效果，为了更进一步实现均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，为了更进一步提高单晶生长的纯度和均匀性，所述导热层140有莫来石材料制成。
40.具体的，为了更进一步实现均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，为了更进一步提高单晶生长的纯度和均匀性，所述加热层130纵向设置有六个加热区域；所述加热层130横向设置有四个加热区域。加热层130采用电加热丝，常用温度不低于1200℃。加热层130分区域设计，纵向分为六个区域，控制纵向温度梯度。径向分为四个区域，控制径向温度均匀，无温度差。加热器的作用在于为长晶提供温度，分区域才能满足长晶在温度控制上的要求。
41.具体的，为了更进一步实现均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，为了更进一
步提高单晶生长的纯度和均匀性，每个所述加热区域内设置有一蛇型加热丝131。
42.具体的，为了更进一步实现均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，为了更进一步提高单晶生长的纯度和均匀性，所述蛇型加热丝131贴附在导热层140 外侧，四个所述蛇型加热丝组成的圆环的轴心与所述壳体110的轴线重合。
43.本实用新型技术方案通过采用壳体110、保温层120、加热层130和导热层 140的设置，实现了均匀控制单晶生长加热器100的径向温度，提高了单晶生长的纯度和均匀性。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。