一种晶锭与热解氮化硼坩埚脱离方法及设备技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，特别指垂直梯度凝固（ＶＧＦ）法或垂直布里奇曼（ＶＢ）法生长半导体单晶工艺中晶锭与热解氮化硼（ＰＢＮ）坩埚脱离方法及设备。设备包括：一套温控设备和加热炉体、一套ＰＢＮ坩埚支撑系统、一台超声波发生器。方法过程如下：采用的温控设备和加热炉体用于对生长完的晶锭与ＰＢＮ坩埚进行升温、恒温、降温；根据三氧化二硼（Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］）的特性，温度降至室温，在晶锭和坩埚壁间依然会有残留，所以取出晶锭和坩埚，放入盛有甲醇的超声波发生器箱体内，进行超声处理，即可去除残留Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］，顺利分离晶锭与ＰＢＮ坩埚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，特别指VGF法或VB法生长半导体单晶工艺中晶锭与PBN坩埚脱离方法及设备。
技术介绍
III-V族化合物半导体材料是半导材料的重要组成部分，其中如砷化镓，磷化铟作为发展超高速集成电路，微波单片电路，光电子器件及其光电集成的基础材料受到了广泛重视。尤其是VGF法或VB法能生长大直径、低位错、低热应力、高质量的砷化镓单晶，其应用前景非常广泛，可用于制造LED、LD和GaAs IC。然而，在VGF法或VB法生长完体单晶后，晶锭与PBN坩埚之间由于三氧化二硼B2O3的覆盖、粘连影响，很难脱离，传统工艺多采用甲醇水浴的方法使其分离，由于与水有接触，B2O3膨胀，稍不注意坩埚就会开裂。即使成功脱锭，因为脱锭时间过长，PBN坩埚内壁也会出现严重掉皮，分层等现象，直接影响到PBN坩埚的使用寿命和下次体单晶生长，同时，PBN坩埚的高破损率也增加了产业化生产成本。为解决上述问题，特专利技术新的晶锭与PBN坩埚脱离工艺技术及设备，以满足产业化生产的需要。
技术实现思路
本专利技术目的是保证生长体单晶产品质量同时，提高PBN坩埚的使用寿命，方便下次体单晶生长，同时节约产业化生产成本。一种晶锭与PBN坩埚脱离设备，其中包括一套温控设备和加热炉体、一套PBN坩埚支撑系统、一台超声波发生器。温控设备(5)与加热炉体(4)电路相连，并控制加热电压和电流，为加热炉提供能量，使加热炉体内温度升高达到要求值。加热炉体(4)主要起保温作用。PBN坩埚支撑系统(6)放入加热炉体(4)中，一同升温。超声波发生器为辅助设备。其中温控设备可采用国产702，进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。加热炉体采用立式电阻炉或其他具有一定保温条件的炉体。其中超声波发生器为辅助设备，可采用国产或进口机型，但要求有效尺寸与坩埚匹配。其中甲醇可用MOS级、优级或分析级。一种晶锭与PBN坩埚脱离方法，其方法过程如下本专利技术采用的温控设备和加热炉体用于对生长完的晶锭与PBN坩埚进行升温、恒温、降温整个过程进行精确控制，使B2O3熔化，在重力作用下沿坩埚壁流至支撑系统下方特制空间内，晶锭则随B2O3流向从坩埚籽晶颈部缓慢滑落到坩埚底部；根据B2O3的特性，温度降至室温，在晶锭和坩埚壁间依然会有残留，所以取出晶锭和坩埚，放入盛有甲醇的超声波发生器箱体内，进行超声处理，即可去除残留B2O3，顺利分离晶锭与PBN坩埚。采用上述工艺技术脱离的坩埚，较传统工艺处理脱离的坩埚，内壁状态有了明显的改善，表面光滑，很少出现掉皮、分层现象，尤其是脱离了水对B2O3的干扰，杜绝了坩埚开裂现象，从而节约了生产成本。附图说明图1是晶体生长完后，晶锭与PBN坩埚状态示意2是温控设备、加热炉体和PBN坩埚支撑系统示意3是升温脱锭后，晶锭与PBN坩埚状态示意图具体实施方式本专利技术具体实施设备和工艺过程如下图1中，是晶体生长完后，晶锭(1)与PBN坩埚(2)状态示意图。由于B2O3(3)覆盖，晶锭(1)与PBN坩埚(2)紧密粘连的状态。图2中，温控设备(5)与加热炉体(4)电路相连，并控制加热电压和电流，为加热炉提供能量，使加热炉体内温度升高达到要求值。加热炉体(4)主要起保温作用。PBN坩埚支撑系统(6)放入加热炉体(4)中，一同升温。其中温控设备可采用国产702，进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。加热炉体采用立式电阻炉或其他具有一定保温条件的炉体。其中超声波发生器为辅助设备，可采用国产或进口机型，但要求有效尺寸与坩埚匹配。其中甲醇可用MOS级、优级或分析级。图3中，是升温脱锭后，晶锭(1)与PBN坩埚(2)状态示意图由于升温作用，B2O3(3)熔化流出，晶锭(1)滑落与PBN坩埚(2)脱离的状态。具体工艺实施过程由于晶体生长完成后，表面被B2O3覆盖，晶锭和PBN坩埚粘连在一起，将晶锭(1)与PBN坩埚(2)一起放入立式加热炉体(4)内的支撑系统(6)上，操作温控设备(5)根据升温曲线升温至要求温度(500-700℃)，并保温若干小时(1-4小时)，然后按降温曲线降至室温，取出PBN坩埚和晶锭(如图3所示)。此时晶锭与PBN坩埚还会有少量B2O3粘连，将PBN坩埚(2)和晶锭(1)放入超声波发生器的箱体内，并倒入甲醇覆盖PBN坩埚(2)，通电超声一定时间(2-5小时)，即可分离PBN坩埚与晶锭。权利要求1.一种晶锭与PBN坩埚脱离设备，其特征在于，其中包括一套温控设备和加热炉体、一套PBN坩埚支撑系统、一台超声波发生器，温控设备(5)与加热炉体(4)电路相连，并控制加热电压和电流，为加热炉提供能量，使加热炉体内温度升高达到要求值，加热炉体(4)主要起保温作用，PBN坩埚支撑系统(6)放入加热炉体(4)中，一同升温，超声波发生器为辅助设备。2.根据权利要求1的晶锭与PBN坩埚脱离工艺设备，其特征在于，其中温控设备可采用国产702，进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。3.根据权利要求1的晶锭与PBN坩埚脱离工艺设备，其特征在于，加热炉体采用立式电阻炉或其他具有一定保温条件的炉体。4.根据权利要求1的晶锭与PBN坩埚脱离工艺设备，其特征在于，其中超声波发生器为辅助设备，可采用国产或进口机型，但要求有效尺寸与坩埚匹配。5.根据权利要求1的晶锭与PBN坩埚脱离工艺设备，其特征在于，其中甲醇可用MOS级、优级或分析级。6.一种晶锭与PBN坩埚脱离方法，其方法过程如下采用的温控设备和加热炉体用于对生长完的晶锭与PBN坩埚进行升温、恒温、降温整个过程进行精确控制，使B2O3熔化，在重力作用下沿坩埚壁流至支撑系统下方特制空间内，晶锭则随B2O3流向，从坩埚籽晶颈部缓慢滑落到坩埚底部；根据B2O3的特性，温度降至室温，在晶锭和坩埚壁间依然会有残留，所以取出晶锭和坩埚，放入盛有甲醇的超声波发生器箱体内，进行超声处理，即可去除残留B2O3，顺利分离晶锭与PBN坩埚。7.根据权利要求6的晶锭与PBN坩埚脱离方法，具体步骤如下将晶锭(1)与PBN坩埚(2)一起放入立式加热炉体(4)内的支撑系统(6)上，操作温控设备(5)根据升温曲线升温至要求温度500-700℃，并保温若干小时1-4小时，然后按降温曲线降至室温，取出PBN坩埚和晶锭。8.根据权利要求6的晶锭与PBN坩埚脱离方法，具体步骤如下晶锭(1)与PBN坩埚(2)还会有少量B2O3粘连，将PBN坩埚(2)和晶锭(1)放入超声波发生器的箱体内，并倒入甲醇覆盖PBN坩埚(2)，通电超声一定时间2-5小时，即可分离PBN坩埚与晶锭。全文摘要本专利技术属于半导体
，特别指垂直梯度凝固(VGF)法或垂直布里奇曼(VB)法生长半导体单晶工艺中晶锭与热解氮化硼(PBN)坩埚脱离方法及设备。设备包括一套温控设备和加热炉体、一套PBN坩埚支撑系统、一台超声波发生器。方法过程如下采用的温控设备和加热炉体用于对生长完的晶锭与PBN坩埚进行升温、恒温、降温；根据三氧化二硼(B文档编号C30B11/00GK1888146SQ20051001205公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日专利技术者高永亮, 惠峰, 王文军 申请人:中国科学院半导体研究所 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶锭与ＰＢＮ坩埚脱离设备，其特征在于，其中包括：一套温控设备和加热炉体、一套ＰＢＮ坩埚支撑系统、一台超声波发生器，温控设备（５）与加热炉体（４）电路相连，并控制加热电压和电流，为加热炉提供能量，使加热炉体内温度升高达到要求值，加热炉体（４）主要起保温作用，ＰＢＮ坩埚支撑系统（６）放入加热炉体（４）中，一同升温，超声波发生器为辅助设备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高永亮，惠峰，王文军，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]