Тепловой узел Советский патент 1981 года по МПК C30B15/14 

(54) ТЕПЛОВОЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к технолог выращивания кристаллов из расплава на затравку и может быть, в частнос ти, использовано при вьдэащивании кри сталлов фосфида и арсенида галлия при повышенном давлении инертного газа. Известен тепловой узел для выращивания кристаллов на затравку из расплава, включакадий подставку для тигля, укрепленную на tirroKe, соединенном с приводом вращения, нагрева тель и несколько неподвижно установ ленных коаксиально нагревателю экра нов l. Недостатком узла является то, чт при работе в условиях высокого (более 40 ат) давления инертного газа наблюдается интенсивный теплоперено от агрввателя к стенкам водоохлаждаемой камеры за счет конвекции ско прессировсшного газа, что, в свою очередь, вызывает увеличение подводимой электрической мощности к нагр вателю для достижения высоких температур в , а также перегрев стенок камеры. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тепловой узел для выращивания кристаллов на затравку из расплава,включающий подставку тигля, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель тигля, несколько коаксиальных нагревателю цилиндрических экранов, жестко соединенных с горизонтальным экраном, расположенным в нижней части теплового узла 2. При использовании известного теплового узла горизонтальный экран уменьшает конвекционные потоки в нижней части, а в верхней - имеет место интенсивный теплоперенос от нагревателя к стенкам водоохлаждаемой камеры за счет конвекции скомпрессированного газа, что также вызывает повьаяенные потери тепла. Цель изобретения - уменьшение теплопотерь за счет снижения конвекции потоков. Поставленная цель достигается тем, что тепловой узел для выращивания кристаллов из расплава на затравку содержит подставку, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель, горизонтальный экран, расположенный в нижней части теплового узла и жестко соединённые с ним цилиндрические экраны, дополниттельно содержит подвижные экраны, выполненные в форме перевернутых стаканов с отверстием в дне, коаксигшьно вставленные друг в друга и между цилиндрическими экранами и закреплен,ные на подставке тигля.

Кроме того, по краям отверстий стаканов выполнены бортики, а на верхней части подставки выполнен выступ, с которым контактирует бортик внутреннего стакана.

На фиг. 1 приведен тепловой уэел, общий вид; на фиг. 2 - узел крепления подвижных экранов к подставке тигля.

Тепловой узел состоит из подставки 1 для тигля 2, укрепленной на штоке 3, соединенным с приводом 4, нагревателя 5, коаксиальных нагревателю цилиндрических неподвижных экранов 6, установленных на горизонтальном экране 7, и дополнительных экранов 8, закрепленных на подставку 2. Экраны 8 размещены в зазорах 9 между неподвижными экранами б. Экраны 8 выполнены в виде стаканов с отверстием в дне 10, по краям отверстий (фиг. 2) имеются бортики 11, которыми экраны 8 контактируют с выступами 12 подставки 1.

При выращивании монокристаллов GaP из расплава на затравку тепловой узел работает следукидим образом.

В тигель 2 загружают поликристаллический фосфид Гсшлия и флюс (борный ангидрид). Тигель 2 устанавливают в подставке 1 в Кс1мере (не показана) высокого давления, в которкэй создают давление аргона 60 кгс/см Подают напряжение на нагреватель, нагревают тигель до температуры, большей температуры плавления GaP, и после расплавления исходного материала производят затргшление и В1фащивание монокристалла.

В процессе выращивания экраны 8 врсодаются вместе с подставкой 1. При этом конвекционные потоки газа от нагрозателя 5 до водоохлаждаемых стенок (не показаны) камеры проходят через лабиринт, образованный подвижннми экранами 6 и неподвижными экранами 8, в результате чего уменьшаются потери тепла и потребляемая мощность для достижения Зсщанных температур «20%.

Конструкция предлагаемого теплового узла позволяет при том же расходе мощности на нагревателе, как и в известном тепловом узле использовать тигли большего диаметра и, следовательно, повысить производительность установки выращивания кристаллов % 60%.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.С6. Новое в получении монокристаллов полупроводников. М.,Иностранная литература, 1962, с. 89-105.

I X

Nrt /