一种高成品率晶体生长坩埚及装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种高成品率晶体生长坩埚及装置，涉及化合物半导体单晶生长技术领域，采用的技术方案是：一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚，所述主坩埚结构由下往上依次包括籽晶部、生长部，主坩埚上沿周向呈设置有辅助坩埚。有益效果是：（1）本实用新型专利技术提供的高成品率晶体生长坩埚及装置，结构简单，易于操作和控制，提高了晶体生长的成品率，提高了材料的利用率；（2）通过角度的改变，适用于InP等各种晶体的生长过程，减少了晶体加工难度，降低了成本。

A crucible and device for high yield crystal growth

【技术实现步骤摘要】
一种高成品率晶体生长坩埚及装置
本技术涉及化合物半导体单晶生长
，具体涉及一种高成品率晶体生长坩埚及装置。
技术介绍
垂直温度梯度凝固法（VerticalGradientFreeze,简称VGF）是制备高品质磷化铟晶体的优选方法，其生长过程大致如下：将合成好的化合物半导体多晶料及籽晶、密封剂等装入坩埚并密封在抽真空的炉体中，通过温度梯度控制，使多晶熔化后与籽晶进行熔接，单晶从籽晶端向上缓慢生长，在实际晶体生产中，需有序、精确控制升温化料、温度保持、缓慢降温等过程，由于装置、控制及传到、对流、辐射等，热场极其复杂，控制难度大，尤其是对于磷化铟等的单晶生长过程，由于其离解压高，需高温高压生长环境，而其层错能低，非常容易出现孪晶缺陷，同时，其临界剪切应力小，使得制备高质量磷化铟晶体非常困难，由于孪晶出现几率高，造成成品率低，成本居高不下，对其在光纤通讯、微电子、太阳能领域的广泛应用带来了限制。提高晶体生长成品率是单晶生长领域一直致力研究的热点和难点，201410293610.5的专利技术专利公开了一种R-VGF法生长高质量化合物半导体单晶工艺，在VGF法单晶生长工艺的基础上，加入旋转工艺，从而获得均匀分布的径向温场，有利于轴向温场进行有效散热，其工艺方法主要在于获得适宜高质量单晶生长的温场环境，但在实际应用中，由于每个热区右多个热偶监控，线路较复杂，另一方面，由于旋转，造成坩埚、炉体等位置对中性出现偏差的几率增大，反而降低了成品率，还造成产品一致性较差。因此，研究开发稳定性好、成品率高的单晶生长方法及配套装置是本领域急需解决的技术问题。
技术实现思路
为解决现有VGF法单晶生长成品率低、成本高的技术问题，本技术提供一种高成品率晶体生长坩埚及装置，采用在主坩埚上增加辅助坩埚从而矫正孪晶引起的晶向改变的技术方案，实现了总体晶体生长成品率的提高，且加工难度低、稳定性好。本技术采用的技术方案是：一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚，所述主坩埚结构由下往上依次包括籽晶部、生长部，主坩埚上沿周向呈设置有辅助坩埚。进一步的，所述辅助坩埚与主坩埚中晶体生长过程中出现孪晶的晶面平行。进一步的，所述辅助坩埚与主坩埚中心线的夹角为θ，cosθ=∣(h1h2+k1k2+l1l2)∣/[(h12+l12+k12)(h22+l22+k22)]0.5，其中，h1k1l1h2k2l2为晶面指数，与晶体生长方向垂直的晶面为(h1k1l1)；出现孪晶后，与晶锭沿晶体生长方向垂直的晶面转变为(h2k2l2)。进一步的，所述主坩埚由下往上依次包括籽晶部、生长部、缩颈部及投料生长部，所述辅助坩埚设置在主坩埚的缩颈部。进一步的，所述辅助坩埚中心线之间的夹角为φ或φ的倍数，cosφ=∣(h3h4+k3k4+l3l4)∣/[(h32+l32+k32)(h42+l42+k42)]0.5，其中，(h3k3l3)和(h4k4l4)为垂直于晶体生长晶面、且经过相邻晶体生长晶面上的孪晶线的晶面指数。进一步的，所述辅助坩埚结构中由下至上依次包括与主坩埚缩颈部连接的连接部、分支生长部和平衡管，所述平衡管顶端高于晶体生长坩埚缩颈部。本技术还提供一种高成品率InP晶体生长坩埚，包括主坩埚，所述主坩埚由下往上依次包括籽晶部、生长部、缩颈部及投料生长部，主坩埚上沿周向分散设置有辅助坩埚，所述辅助坩埚互成90°设置。本技术还提供一种高成品率晶体生长装置，包括晶体生长坩埚及配套的加热组件，所述晶体生长坩埚为上述一所述的晶体生长坩埚。进一步的，所述主坩埚和辅助坩埚的外围分别设置有对应的加热组件和测温热偶。进一步的，所述主坩埚和辅助坩埚的外围分别设置有加热组件和测温热偶。上述技术方案中，提供一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚和辅助坩埚，主坩埚由下往上依次包括籽晶部、生长部、缩颈部及投料生长部，辅助坩埚沿主坩埚的周向呈树枝状设置。晶体生长过程中，经常由于孪晶产生造成成品率低、成本高，本晶体生长坩埚中，辅助坩埚用于改变孪晶带来的晶向改变，从而提高整体生产的成品率。本技术的有益效果是：（1）本技术提供的高成品率晶体生长坩埚及装置，结构简单，易于操作和控制，提高了晶体生长的成品率，提高了材料的利用率；（2）通过角度的改变，适用于InP等各种晶体的生长过程，减少了晶体加工难度，降低了成本。附图说明图1为本技术主坩埚的结构示意图；图2为实施例3中晶体生长坩埚俯视时主坩埚与辅助坩埚位置示意图；图3为实施例3中主坩埚与辅助坩埚a、辅助坩埚b及配套热偶的结构示意图；图4为实施例3中右视时主坩埚与辅助坩埚c、辅助坩埚d及配套热偶的结构示意图；图中，1：加热丝；2：加热丝承载层；3：保温层；4：热偶a；5：热偶b；6：主坩埚；6-1：主坩埚籽晶部；6-2：主坩埚生长部；6-3：缩颈部；6-4：投料生长部；7：辅助坩埚a；7-1：辅助坩埚a生长部；7-2：辅助坩埚a平衡管；8：辅助坩埚b；8-1：辅助坩埚b生长部；8-2：辅助坩埚b平衡管；9：辅助坩埚c；10：辅助坩埚d；11：籽晶；12：晶体；13-1~14：主坩埚测温热偶a~n，即13-1：主坩埚测温热偶a；13-2：主坩埚测温热偶b；13-3：主坩埚测温热偶c；13-4：主坩埚测温热偶d；13-5：主坩埚测温热偶e；13-6：主坩埚测温热偶f；13-7：主坩埚测温热偶g；13-8：主坩埚测温热偶h；13-9：主坩埚测温热偶i；13-10：主坩埚测温热偶j；13-11：主坩埚测温热偶k；13-12：主坩埚测温热偶l；13-13：主坩埚测温热偶m；13-14：主坩埚测温热偶n；14-1~7：辅助坩埚a测温热偶a~g，即14-1：辅助坩埚a测温热偶a；14-2：辅助坩埚a测温热偶b；14-3：辅助坩埚a测温热偶c；14-4：辅助坩埚a测温热偶d；14-5：辅助坩埚a测温热偶e；14-6：辅助坩埚a测温热偶f；14-7：辅助坩埚a测温热偶g；17-1~7：辅助坩埚b测温热偶a~g，即17-1：辅助坩埚b测温热偶a；17-2：辅助坩埚b测温热偶b；17-3：辅助坩埚b测温热偶c；17-4：辅助坩埚b测温热偶d；17-5：辅助坩埚b测温热偶e；17-6：辅助坩埚b测温热偶f；17-7：辅助坩埚b测温热偶g。具体实施方式以下以具体实施例详细说明本专利技术所提供的一种制备高成品率晶体的生长方法及装置，但不以任何形式限制本专利技术的保护范围，所属领域技术人员根据技术方案所进行的改善修改或者类似替换，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚6和辅助坩埚，主坩埚6结构由下往上依次包括籽晶部6-1、生长部6-2，辅助坩埚设置在主坩埚6的侧面，沿周向设置，距离籽晶部6-1的距离一般根据晶体易出现孪晶的位置设定，辅助坩埚与主坩埚6中的晶体在生长过程中出现的孪晶的晶面平行，从而辅助坩埚用于改变孪晶带来的晶向改变。使用时，将籽晶11放入籽晶部6-1，再向主坩埚6和辅助坩埚中均放入多晶碎料、密封剂，控制加热过程，晶体在主坩埚6中由下向上依据籽晶11晶向生长，出现孪晶后，晶体沿生长方向的晶向改变，此时，控制辅助坩埚的温度，使辅助坩埚中的多晶料熔化，沿辅助坩埚轴向生长，通过控制辅助坩埚与籽晶11晶向、晶面的关系，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚（6），其特征在于，所述主坩埚（6）结构由下往上依次包括籽晶部（6‑1）、生长部（6‑2），主坩埚（6）上沿周向呈设置有辅助坩埚；所述辅助坩埚与主坩埚（6）中晶体生长过程中出现孪晶的晶面平行；所述辅助坩埚与主坩埚（6）中心线的夹角为

【技术特征摘要】
1.一种高成品率晶体生长坩埚，包括主坩埚（6），其特征在于，所述主坩埚（6）结构由下往上依次包括籽晶部（6-1）、生长部（6-2），主坩埚（6）上沿周向呈设置有辅助坩埚；所述辅助坩埚与主坩埚（6）中晶体生长过程中出现孪晶的晶面平行；所述辅助坩埚与主坩埚（6）中心线的夹角为θ，cosθ=∣(h1h2+k1k2+l1l2)∣/[(h12+l12+k12)(h22+l22+k22)]0.5，其中，h1k1l1h2k2l2为晶面指数，与晶体生长方向垂直的晶面为(h1k1l1)；出现孪晶后，与晶锭沿晶体生长方向垂直的晶面转变为(h2k2l2)；所述主坩埚（6）由下往上依次包括籽晶部（6-1）、生长部（6-2）、缩颈部（6-3）及投料生长部（6-4），所述辅助坩埚设置在主坩埚（6）的缩颈部（6-3）。2.根据权利要求1所述的晶体生长坩埚，其特征在于，所述辅助坩埚中心线之间的夹角为φ或φ的倍数，cosφ=∣(h3h4+k3k4+l3l4)∣/[(h32+l32+k32)(h42+l42+k42)]0...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙聂枫，王书杰，孙同年，刘惠生，邵会民，史艳磊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13