CN212870454U - 氧化硼脱水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制备技术领域，具体涉及一种氧化硼脱水装置，包括：坩埚，用于盛放待脱水的氧化硼；锅托，坩埚安装于锅托内；加热器，包围所述锅托的侧面和底面设置，第一保温件，环绕设置于加热器的侧面。该装置安全性高、运行稳定、使用方便、成本低、效率高、提高脱水效果明显。

Description

氧化硼脱水装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制备技术领域，具体涉及一种氧化硼脱水装置。

背景技术

氧化硼一般以无色玻璃状晶体或粉末的形态存在，无定形粉末形态时密度为1.812g/mL，玻璃状晶体形态时密度为2.463。熔点450℃，沸点1860℃。溶解性：溶于水，成为硼酸。溶于酸、碱溶液。氧化硼是硼最主要的氧化物，氧化硼广泛用作硅酸盐分解时的助溶剂、半导体材料制备过程中的掺杂剂、有机合成中的酸性催化剂、油漆制备过程中的耐火添加剂及硼元素和多种硼化物的制备，特别是在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体如砷化镓、磷化镓、磷化铟、氮化镓等的晶体制备过程中，需要用无水高纯氧化硼作为液封剂。

在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体如砷化镓、磷化镓、磷化铟、氮化镓等晶体制备过程中，氧化硼作为液封剂与Ⅲ-Ⅴ化合物半导体原料直接接触，既要满足不能有任何其它杂质掺入原料影响单晶各项参数要求，又要满足氧化硼中无水分子与高温熔体中形成硼酸，影响单晶制备过程中观测，从而达到在高温熔体上方形成一层纯净、清晰的覆盖剂，保障熔体不挥发、特性稳定、晶体生长显而易见的作用。高纯度无水氧化硼是拉制Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶重要基础和前提。对氧化硼的含水量及含杂质量均有较高要求，氧化硼纯度≥99.999％，含水量≤150ppm。而目前的脱水装置暂时无法满足制备高纯度无水氧化硼的需求，基于此，提供一种新型的制备高纯度无水氧化硼的脱水装置是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题。为此，本实用新型提出一种氧化硼脱水装置，该装置安全性高、运行稳定、使用方便、成本低、效率高、提高脱水效果明显。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种氧化硼脱水装置，包括：

坩埚，用于盛放待脱水的氧化硼；

锅托，所述坩埚安装于所述锅托内；

加热器，包围所述锅托的侧面和底面设置；

第一保温件，环绕设置于所述加热器的侧面。

另外，根据本实用新型上述氧化硼脱水装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，还包括：

电极板，与所述加热器连接；

绝缘碳化硅件，设置于所述第一保温件与所述电极板之间。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：

第二保温件，盖设于所述第一保温件的顶部；

第三保温件，设置于所述第一保温件的底部，并与所述电极板绝缘连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二保温件包括：

环状上保温盖以及于所述上保温盖的顶面盖设的中空状保温帽；所述保温帽呈上窄下宽的中空状。

根据本实用新型的一个实施例，所述保温帽上开设有观测窗口。

根据本实用新型的一个实施例，所述第三保温件与所述电极板之间夹设有绝缘碳化硅件。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热器与所述电极板通过第一螺钉连接，所述电极板与外围导线通过第二螺钉连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热器的底部与所述锅托的底部绝缘连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热器的底部与所述锅托的底部之间设置有绝缘氧化铝支架。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一保温件包括由内向外依次设置的内保温罩、保温碳毡以及外保温罩。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案能够一次性脱水氧化硼600克到1000克，能够有效排除氧化硼中水分子，从而获得高纯度无水氧化硼。高质量的无水氧化硼作为液封剂对拉制Ⅲ-Ⅴ化合物半导体起到防止外来质点沾污、保持热场梯度稳定、保持熔体不挥发、便于观察晶体生长等作用，在拉制高质量Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶过程中起到至关重要的作用。

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为本实用新型的一些实施例中氧化硼脱水装置的截面图；

图2为图1中白金坩埚的截面图；

图3为图1中石墨锅托的截面图；

图4为图1中石墨加热器的截面图；

图5为图1中石墨内保温罩的截面图；

图6为图1中石墨电极板的截面图；

图7为图1中石墨上保温盖的截面图；

图8为图1中石墨保温帽的截面图。

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。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“底”、“前”、“上”、“倾斜”、“下”、“顶”、“内”、“水平”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中机构的不同方位。例如，如果在图中的机构翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。

如图1所示，本实用新型的一些实施例提供了一种氧化硼脱水装置100，包括：

白金坩埚10，用于盛放待脱水的氧化硼200。具体地，参照图2，白金坩埚10呈筒状。

石墨锅托11，白金坩埚10安装于石墨锅托11内，且白金坩埚10的底部与石墨锅托11的底部抵接；具体地，参照图3，石墨锅托11包括筒状的本体110以及于所述本体110的底部同轴设置的环状件111，其中，本体110的内径大于环状件111的内径。

石墨加热器12，石墨加热器12用于提供热能，起到控制系统温度、保障氧化硼脱水时融化和水份挥发，石墨加热器12包围石墨锅托11的侧面盒底面设置，石墨加热器12的底部与石墨锅托11的底部绝缘连接，具体地，石墨加热器12的底部与石墨锅托11的底部之间设置有绝缘氧化铝支架13。具体地，参照图4，石墨加热器12包括第一管状体120、设置于管状体120端部的第二管状体121，其中，第二管状体121与第一管状体120同轴而设，第一管状体120的内径大于第二管状体121的内径，且贯穿第二管状体121的上下端面开设有第一螺钉安装孔122。

第一保温件14，环绕设置于石墨加热器12的侧面。第一保温件14包括由内向外依次设置的石墨内保温罩140、管状石墨保温碳毡141以及石墨外保温罩142。具体地，如图5所示，石墨内保温罩140和石墨外保温罩142的结构相同，不同的是两者的内径不同，本实施例在此以石墨内保温罩140为例进行说明，石墨内保温罩140包括管状罩体1401、于管状罩体1401的上下端面上设置环状卡条1402，石墨内保温罩140、管状石墨保温碳毡141以及石墨外保温罩142完成组合后形成上下端面具有卡槽的第一保温件14。

石墨电极板15，与石墨加热器12连接，石墨加热器12与石墨电极板15通过第一螺钉16连接，石墨电极板15与外围导线17通过第二螺钉18连接。具体地，石墨电极板15通过外围导线17与外围电路控制系统进行连接，通过外围电路控制系统控制石墨加热器12的提供热能。具体地，如图6所示，石墨电极板15上开设有第二螺钉安装孔150以及第三螺钉安装孔151，其中，第二螺钉安装孔150用于与第二螺钉18连接，第三螺钉安装孔151的位置与第一螺钉安装孔122的位置对应，用于将第一螺钉16连接。

绝缘碳化硅件19，设置于第一保温件14与石墨电极板15之间。

第二保温件20，盖设于第一保温件14的顶部，具体地，第二保温件20包括：石墨上保温盖201以及于石墨上保温盖201的顶面盖设的中空状石墨保温帽202。具体地，如图7所示，石墨上保温盖201包括内环体2010、外环体2011以及连接内环体2010、外环体2011的盖板2012，石墨上保温盖201的结构与第一保温件14的卡槽适配，从而可以将石墨上保温盖201盖设于第一保温件14上。

值得一提的是，石墨保温帽202上开设有观测窗口203。此外，如图8所示，石墨保温帽202呈上窄下宽的中空状，具体地，石墨保温帽202的宽口端环绕设置一环状体204，环状体204盖设在盖板2012上。

石墨第三保温件21，设置于第一保温件14的底部，并与石墨电极板15绝缘连接。具体地，石墨第三保温件21与石墨电极板15之间夹设有绝缘碳化硅件22。

本实施例以石墨加热器12为核心。外围是由石墨电极板15、第一保温件14、第二保温件20、石墨第三保温件21组成的保温热场系统，起到控制系统热能梯度、防止杂质沾污等作用。

在实际进行脱水的过程中，该氧化硼脱水装置100位于密闭的40w单晶炉体内抽真空后后进行，将未经过脱水的玻璃状晶体氧化硼放入白金坩埚中，盖好石墨保温帽，封闭好炉门，抽真空30分钟后，分三次、每次间隔1小时功率由小到大进行升温，最后观察白金坩埚内氧化硼有气泡冒出保持不在继续升温，观察到白金坩埚内氧化硼气泡消失后继续脱水12小时后降温，降至常温后可将脱水后氧化硼从白金坩埚中取出。本实施例可以一次性可脱水氧化硼600克到1000克，能够有效排除氧化硼中水分子，从而获得高纯度无水氧化硼。高质量的无水氧化硼作为液封剂对拉制Ⅲ-Ⅴ化合物半导体起到防止外来质点沾污、保持热场梯度稳定、保持熔体不挥发、便于观察晶体生长等作用，在拉制高质量Ⅲ-Ⅴ化合物半导体单晶过程中起到至关重要的作用。

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。

Claims (10)

1.一种氧化硼脱水装置，其特征在于，包括：

坩埚，用于盛放待脱水的氧化硼；

锅托，所述坩埚安装于所述锅托内；

加热器，包围所述锅托的侧面和底面设置；

第一保温件，环绕设置于所述加热器的侧面。

2.根据权利要求1所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，还包括：

电极板，与所述加热器连接；

绝缘碳化硅件，设置于所述第一保温件与所述电极板之间。

3.根据权利要求2所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，还包括：

第二保温件，盖设于所述第一保温件的顶部；

第三保温件，设置于所述第一保温件的底部，并与所述电极板绝缘连接。

4.根据权利要求3所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，所述第二保温件包括：

环状上保温盖以及于所述上保温盖的顶面盖设的中空状保温帽；

所述保温帽呈上窄下宽的中空状。

5.根据权利要求4所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，

所述保温帽上开设有观测窗口。

6.根据权利要求4所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，

所述第三保温件与所述电极板之间夹设有绝缘碳化硅件。

7.根据权利要求2所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，所述加热器与所述电极板通过第一螺钉连接，所述电极板与外围导线通过第二螺钉连接。

8.根据权利要求1所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，

所述加热器的底部与所述锅托的底部绝缘连接。

9.根据权利要求8所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，

所述加热器的底部与所述锅托的底部之间设置有绝缘氧化铝支架。

10.根据权利要求1-9任一项所述的氧化硼脱水装置，其特征在于，

所述第一保温件包括由内向外依次设置的内保温罩、保温碳毡以及外保温罩。

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