阅读说明：本技术 一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构 (Lifting temperature control mechanism for vapor phase epitaxy reaction cavity structure ) 是由 张海涛 山本晓 许彬 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及GaN制备相关技术领域,且公开了一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构,包括支撑基板、驱动机构和沉积基座,驱动机构的输出端与沉积基座的输入轴相连接,所述支撑基座的下方设置有定位轴承座和伺服电机,定位轴承座和伺服电机均安装在设备基座上,定位轴承座的轴承内圈安装有调节丝杆,调节丝杆上螺纹连接有滚珠螺母,滚珠螺母上环形阵列安装有垂直延伸杆,垂直延伸杆的末端与支撑基座的底部表面相连接。该用于气相外延反应腔结构的升降控温机构,区别于传统的沉积基座结构,可根据GaN晶体的生长速度来缓慢调节沉积基座的水平位置高度,从而保障GaN晶体在恒定温度环境下沉积生长,提高GaN晶体的生长质量。(The invention relates to the technical field related to GaN preparation, and discloses a lifting temperature control mechanism for a vapor phase epitaxy reaction cavity structure, which comprises a supporting substrate, a driving mechanism and a deposition base, wherein the output end of the driving mechanism is connected with the input shaft of the deposition base, a positioning bearing seat and a servo motor are arranged below the supporting base, the positioning bearing seat and the servo motor are both arranged on an equipment base, an adjusting screw rod is arranged on the inner ring of a bearing of the positioning bearing seat, a ball nut is connected onto the adjusting screw rod in a threaded manner, vertical extension rods are arranged on the ball nut in an annular array manner, and the tail end of each vertical extension rod is connected with the bottom surface of the supporting base. This a lift temperature control mechanism for vapor phase epitaxy reaction chamber structure is different from traditional deposition base structure, can come the horizontal position height of slowly adjusting deposition base according to the growth rate of GaN crystal to guarantee that the GaN crystal deposits under the constant temperature environment and grows, improve the growth quality of GaN crystal.)

一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构

技术领域

本发明涉及GaN制备相关技术领域，具体为一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构。

背景技术

GaN是第三代宽禁带半导体的典型代表，已被广泛应用于半导体照明、微波功率器件和电力电子器件等方面，展现出巨大的应用前景。用于氮化镓生长的最理想衬底自然是氮化镓单晶材料，这样的同质外延(即外延层和衬底是同一种材料)可以大大提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，提高器件工作寿命，提高发光效率，提高器件工作电流密度。

GaN半导体材料的生长方法主要有金属有机物气相外延沉积法(MOCVD)、氢化物气相外延沉积法(HVPE)和气相反应(CAD)等方法。其中MOCVD是最常用的技术之一，具有晶体质量高、均匀性好、操作简单、容易控制等优点，HVPE法具有很高的生长速度，可达每小时几十甚至上百微米，十分适于生长厚膜GaN衬底，但由于生长速率快，外延薄膜容易产生裂纹，而且均匀性也有待提高。

采用气相外延反应的GaN制备方法，工艺气体在衬底基板上沉积，为保障GaN晶体的沉积质量，反应腔结构的旋转基座进行匀速自公转运动，旋转基座上的自转基板和公转基板相互配合，但GaN晶体在沉积生长时，GaN晶体的厚度逐渐增加，而设备反应腔对GaN晶体的沉积生长温度随着厚度的增加而有所变化，一定程度上影响GaN晶体的生长质量，因此发明人设计了一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构，解决上述技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构，解决了GaN晶体在沉积生长时厚度的增加使温度变化影响其生长质量的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构，包括支撑基板、驱动机构和沉积基座，驱动机构的输出端与沉积基座的输入轴相连接，所述支撑基座的下方设置有定位轴承座和伺服电机，定位轴承座和伺服电机均安装在设备基座上，定位轴承座的轴承内圈安装有调节丝杆，调节丝杆上螺纹连接有滚珠螺母，滚珠螺母上环形阵列安装有垂直延伸杆，垂直延伸杆的末端与支撑基座的底部表面相连接；

所述伺服电机的输出轴通过减速器连接有主动转轴，主动转轴上安装有主动轮，调节丝杆上安装有与主动轮相适配的从动轮，主动轮和从动轮之间传动连接有传动条。

优选的，所述定位轴承座的轴承内圈垂直中心线与沉积基座的中心线相重合，提高沉积基座的支撑稳定性。

优选的，所述调节丝杆采用JIS等级精度为C3及更高精度的丝杠，调节丝杆的螺纹调节两端均设置有限位圈，避免滚珠螺母在进行旋转时过度位移，保障结构之间稳定配合。

优选的，所述伺服电机采用转速为0.1-100r/min及转速更低的正反转步进电机，减速器采用传动比为1：1000及传动比更大的减速器，使得伺服电机能够根据GaN晶体生长的速度对调节丝杆进行减速或加速旋转调节。

优选的，所述调节丝杆的螺纹传动末端与支撑基座的底部表面之间留有调节距离，调节丝杆的螺纹调节长度小于支撑基座底部表面与调节丝杆末端之间的距离，保障结构之间配合活动的稳定性。

优选的，所述主动轮和从动轮之间通过传动条在同一高度水平面同步传动，保障从动轮低速旋转的传动稳定性。

优选的，所述垂直延伸杆为L形状的支撑杆，垂直延伸杆对支撑基板进行有效支撑。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构。具备以下有益效果：

该用于气相外延反应腔结构的升降控温机构，通过设置伺服电机及调节丝杆相互配合，伺服电机的输出轴通过减速器带动主动转轴进行旋转，主动转轴通过主动轮和传动条带动从动轮进行低速旋转，使得调节丝杆带动滚珠螺母进行缓慢的上升或下降活动，滚珠螺母通过垂直延伸杆对支撑基板进行支撑活动，从而达到对沉积基座进行升降调节的目的，区别于传统的沉积基座结构，可根据GaN晶体的生长速度来缓慢调节沉积基座的水平位置高度，从而保障GaN晶体在恒定温度环境下沉积生长，提高GaN晶体的生长质量。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1支撑基板、2驱动机构、3沉积基座、4定位轴承座、5调节丝杆、6滚珠螺母、7垂直延伸杆、8伺服电机、9主动转轴、10主动轮、11从动轮、12传动条、13限位圈、14减速器。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构，包括支撑基板1、驱动机构2和沉积基座3，驱动机构2的输出端与沉积基座3的输入轴相连接，支撑基座1的下方设置有定位轴承座4和伺服电机8，定位轴承座4的轴承内圈垂直中心线与沉积基座3的中心线相重合，提高沉积基座3的支撑稳定性，定位轴承座4和伺服电机8均安装在设备基座上，定位轴承座4的轴承内圈安装有调节丝杆5，调节丝杆5采用JIS等级精度为C3及更高精度的丝杠，调节丝杆5的螺纹调节两端均设置有限位圈13，避免滚珠螺母6在进行旋转时过度位移，保障结构之间稳定配合，调节丝杆5上螺纹连接有滚珠螺母6，滚珠螺母6上环形阵列安装有垂直延伸杆7，垂直延伸杆7的末端与支撑基座1的底部表面相连接，垂直延伸杆7为L形状的支撑杆，垂直延伸杆7对支撑基板1进行有效支撑，调节丝杆5的螺纹传动末端与支撑基座1的底部表面之间留有调节距离，调节丝杆5的螺纹调节长度小于支撑基座1底部表面与调节丝杆5末端之间的距离，保障结构之间配合活动的稳定性。

伺服电机8的输出轴通过减速器14连接有主动转轴9，主动转轴9上安装有主动轮10，调节丝杆5上安装有与主动轮10相适配的从动轮11，主动轮10和从动轮11之间传动连接有传动条12，伺服电机8采用转速为0.1-100r/min及转速更低的正反转步进电机，减速器14采用传动比为1：1000及传动比更大的减速器，使得伺服电机8能够根据GaN晶体生长的速度对调节丝杆5进行减速或加速旋转调节，主动轮10和从动轮11之间通过传动条12在同一高度水平面同步传动，保障从动轮11低速旋转的传动稳定性。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

综上可得，在设备使用时，GaN晶体沉积生长厚度缓慢增加，伺服电机8的输出轴通过减速器14带动主动转轴9进行旋转，主动转轴9通过主动轮10和传动条12带动从动轮11进行低速旋转，使得调节丝杆5带动滚珠螺母6进行缓慢的上升或下降活动，滚珠螺母6通过垂直延伸杆7对支撑基板1进行支撑活动，从而达到对沉积基座3进行升降调节的目的，使得GaN晶体的沉积生长面始终保持在同一温度，提高GaN晶体的生长质量。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。