单晶生长用异形舟制造技术

一种单晶生长用异形舟，它包括有舟中间的主体，两边分为舟头、舟尾，其特征在于：所述舟的主体分为上、下两部分，上部分为矩形，最底部为一平面，矩形与平面之间由圆弧平滑面联接。本实用新型专利技术的异形舟主要有三种：第一种：合成异形舟；第二种：φ５０．８ｍｍ单晶片拉晶异形舟；第三种：φ６３．５ｍｍ单晶片拉晶异形舟；本实用新型专利技术的优点是：减小了单晶截面、可缩小生长管外径的直径，有利于单晶体生长，还大幅度降低了加工损耗。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单晶生长用异形舟。
技术介绍
生长单晶的水平布里奇曼法，简称HB法，应用相当广泛，在化合物半导体单晶的生长方面，尤其如此。HB法是将生长单晶的原料放在一种器皿中，器皿放入圆管中，抽真空后封闭管口，用定向凝固法或定向区熔法生长单晶。这种器皿一般称之为“舟”，而外管称之为生长管。目前，从用途上分，舟用于合成多晶的，称之为合成舟；而用于生长单晶的，称之为拉晶舟。合成舟的中间是舟的主体，两边分为舟头、舟尾；合成舟的舟头、舟尾形状一样，可以不加区分，其形状主要是带有圆弧的半锥形；舟头其主要作用是从0截面开始到主体截面，舟尾正好相反。拉晶舟结构与合成舟类似，但有不同的地方，共同点是中间是主体，舟尾与合成舟的舟尾类似，但舟头和舟尾形状不同，舟头又可分为两部分，最前端的叫籽晶腔，在主体和籽晶腔之间的部分叫放肩部，作用是平滑联接籽晶腔和舟的主体。HB法用的舟从出现的那天起，主体截面就采用半圆形，后来也有人采用过矩形。到目前为止，包括世界上用HB法生长单晶的著名厂商，除了我们也都采用主体截面为半圆形的舟。籽晶腔则有方形、矩形、半圆形等多种。半圆形舟应用了几十年，其最大特点是加工容易，圆形管一破两半，再加上舟头和舟尾即可。半圆舟的缺点也明显第一、HB法生长的单晶，在后期晶片加工中，与CZ等直拉法不同，必须经过一个割圆的工序，将HB法单晶切割下来的D形片割成圆片，才能进入下道工序。以Φ50.8mmGaAs标准圆片为例，在割圆工序前，至少要考虑Φ53mm的圆片。HB法生长单晶为<111>晶向，而使用晶片为(100)晶面，二者相差54.7度角度。这样半圆舟上面长度大约为70mm。按理想状态计算，割圆前D形片面积大约为27.32cm2，Φ53mm圆片面积22.05cm2，损耗为5.27cm2；损耗率5.27/22.05＝24％。实际情况比这大。第二、在生长单晶过程中，单晶截面为19.23cm2。以GaAs单晶为代表的化合物半导体材料其导热系数小，截面大导热不好，难以将结晶潜热顺利导出，易造成单晶生长困难。第三、内直径70mm的半圆舟，考虑壁厚3mm，舟外径为76mm，生长管外径将达到83mm(外管壁厚2.5mm，再考虑舟、管间隙2mm)，体积较大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种降低损耗、减小单晶截面、缩小生长管外径的单晶生长用异形舟。为实现上述目的，本技术采取以下设计方案技术的单晶生长用异形舟克服了半圆舟的缺点，在舟的主体部分用异形代替了半圆。一种单晶生长用异形舟，它包括有舟中间的主体，两边分为舟头、舟尾，其特征在于所述舟的主体分为上、下两部分，上部分为矩形，最底部为一平面，矩形与平面之间由圆弧平滑面联接。所述的异形舟是合成异形舟。所述的异形舟是φ50.8mm单晶片拉晶异形舟。所述的异形舟是φ63.5mm单晶片拉晶异形舟。同样以Φ50.8mmGaAs标准圆片为例，在割圆工序前，至少要考虑Φ53mm的圆片。HB法生长单晶为<111>晶向，而使用晶片为(100)晶面，二者相差54.7度角度。这样异形舟内部上面长度大约为53mm。高度为18mm；下半部分高度为15mm，底部平台为16mm；同样按理想状态计算，割圆前D形片面积大约为24.31cm2，Φ53mm圆片面积22.05cm2，损耗为2.26cm2；损耗率2.26/22.05＝10％。降低损耗15％。在生长单晶过程中的单晶截面为14.72cm2。比半圆舟少了4.51cm2，减少面积百分比为4.51/19.23＝23％，将近四分之一。生长管外径缩小到Φ72mm。本技术的优点是减小了单晶截面、可缩小生长管外径的直径，有利于单晶体生长，还大幅度降低了加工损耗。附图说明图1为本技术的合成异形舟剖面结构示意图图2为图1合成异形舟的A-A结构示意图图3为本技术的φ50.8mm单晶片拉晶异形舟剖面结构示意图图4为图3俯视结构示意图图5为图3单晶片拉晶异形舟的B-B结构示意图图6为本技术的φ63.5mm单晶片拉晶异形舟剖面结构示意图图7为图6俯视结构示意图图8为图6单晶片拉晶异形舟的B-B结构示意图具体实施方式参见图1、图2所示是单晶生长用异形舟中的合成异形舟结构示意图，合成异形舟的舟头6和舟尾7水平长度都相同，合成异形舟的主体5分为上、下两部分1和2，上部分1为矩形，最底部为一平面3，矩形1与平面3之间由圆弧平滑面4联接。本技术的异形舟主要有三种第一种合成异形舟，舟头、舟尾水平长度都为30±2mm；主体部分，内高36+0.5mm上部矩形水平宽度48±0.5mm，高度为18±2mm；底部平面宽度为10±1mm；弧度部分半径大约为25mm；以上尺寸都为内部尺寸壁厚3±0±0.2。舟总长度为300～1000mm。第二种φ50.8mm单晶片拉晶异形舟(见图3、图4、图5所示)籽晶腔部分水平长35±2m，宽度为18±0.1mm，高度为9±0.2mm，为长方体籽晶腔8，籽晶腔8下部有厚度为3+1mm的支撑板10，支撑板10下部与舟外底平；放肩部9水平长36+2mm，与籽晶腔8和舟主体圆滑联接；舟尾水平长度为30±5mm；主体5，内高33+0.5mm，上部矩形水平宽度53+0.5mm，高度为18±2mm，底部平面宽度为16±1mm，弧度部分半径大约为29mm；以上尺寸都为内部尺寸。壁厚3±0.5。舟总长度范围为300～1500mm。第三种φ63.5mm单晶片拉晶异形舟(见图6、图7、图8所示)籽晶腔部分水平长35±2mm，宽度为18+0.1mm，高度为9+0.2mm，为长方体籽晶腔8，籽晶腔下部有厚度为3+1mm的支撑板10，支撑板下部与舟外底平；放肩部9水平长41+2mm，与籽晶腔8和舟主体圆滑联接；舟尾水平长度为34±2mm；主体5，内高39+0.5mm，上部矩形水平宽度64+0.5mm，高度为21±2mm，底部平面宽度为18±1mm，弧度部分半径约为34±1mm；以上尺寸都为内部尺寸。壁厚3.5+0.5。舟总长度范围为300～1500mm。本技术-单晶生长用异形舟主要用石英制作，也可用其他材料制作。本技术覆盖的主要是生长单晶用舟。权利要求1.一种单晶生长用异形舟，它包括有舟中间的主体，两边分为舟头、舟尾，其特征在于所述舟的主体分为上、下两部分，上部分为矩形，最底部为一平面，矩形与平面之间由圆弧平滑面联接。2.根据权利要求1所述的单晶生长用异形舟，其特征在于所述的异形舟是合成异形舟。3.根据权利要求1所述的单晶生长用异形舟，其特征在于所述的异形舟是φ50.8mm单晶片拉晶异形舟。4.根据权利要求1所述的单晶生长用异形舟，其特征在于所述的异形舟是φ63.5mm单晶片拉晶异形舟。专利摘要一种单晶生长用异形舟，它包括有舟中间的主体，两边分为舟头、舟尾，其特征在于所述舟的主体分为上、下两部分，上部分为矩形，最底部为一平面，矩形与平面之间由圆弧平滑面联接。本技术的异形舟主要有三种第一种合成异形舟；第二种φ50.8mm单晶片拉晶异形舟；第三种φ63.5mm单晶片拉晶异形舟；本技术的优点是减小了单晶截面、可缩小生长管外径的直径，有利于单晶体生长，还大幅度降低了加工损耗。文档编号C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶生长用异形舟，它包括有舟中间的主体，两边分为舟头、舟尾，其特征在于：所述舟的主体分为上、下两部分，上部分为矩形，最底部为一平面，矩形与平面之间由圆弧平滑面联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武壮文，王继荣，郑安生，于洪国，张海涛，黎宝良，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，国瑞电子材料有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]