一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置及生长方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，包括单晶生长坩埚体和保温模块，单晶生长坩埚体包括石墨坩埚，石墨坩埚的内侧和外侧均固定安装石英坩埚层，石英坩埚层将石墨坩埚密封包裹在其内部；保温模块包括石英密封罩体，石英密封罩体内部密封设置保温碳毡；还包括惰性气体输送管，惰性气体输送管其出口位于单晶生长坩埚体的表面开口处，使得惰性气体输送管内的惰性气体经加热后吹散在液面和晶体表面，降低单晶生长坩埚体内的温度梯度；本发明专利技术消除了污染源，提高了单晶生长环境的清洁度；特殊的气体输送管路能减少液面和晶体表面的温度梯度，能生长出高质量低位错密度的单晶。晶。晶。

【技术实现步骤摘要】
一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置及生长方法


[0001]本专利技术属于半导体晶体生长装置
，尤其涉及一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置及生长方法。

技术介绍

[0002]InSb是一种
Ⅲ‑Ⅴ
族化合物半导体材料，具有禁带宽度窄、电子有效质量小和电子迁移率高的特点，其迁移率在室温时为50000cm2/V
·
s，在77K时可达到106cm2/V
·
s，这样高的迁移率决定了InSb为衬底制备的红外探测器具有量子效率高、响应快的特点。
[0003]为了得到高迁移率的InSb单晶，就需要提高单晶材料的纯度，降低杂质、缺陷的影响。研究发现，杂质主要是氧化物如GaO、Sb2O3、Sb2O5及碳杂质形成的受主缺陷等。O、C等杂质主要来源于使用的In、Sb元素以及发热体、保温罩等材料，而目前市面上采购的In、Sb元素的纯度能达到6.5N以上，可以满足高纯单晶生长的需要，所以作为发热体的石墨坩埚以及保温碳毡材料是O、C等杂质污染的主要来源。此外，直拉单晶制造法生长单晶由于温度梯度大，长出来的单晶应力大、位错高，因此需要降低热场的温度梯度，以长出高质量的单晶。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，采用将石墨坩埚和保温碳毡密封在石英夹层的方式，消除污染源，提高单晶生长环境的清洁度，并采用特殊的惰性气体输送管路，将惰性气体加热以后分散吹在液体和晶体表面，减小液面和晶体的温度梯度，从而生长出高质量的InSb单晶。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，包括单晶生长坩埚体和保温模块，所述单晶生长坩埚体位于所述保温模块内部；
[0007]所述单晶生长坩埚体包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的内侧和外侧均固定安装石英坩埚层，所述石英坩埚层将所述石墨坩埚密封包裹在其内部，且所述石墨坩埚所在空间是真空环境；
[0008]所述保温模块包括石英密封罩体，所述石英密封罩体内部密封设置保温碳毡；
[0009]还包括惰性气体输送管，所述惰性气体输送管穿过所述保温模块，位于所述保温模块内部的惰性气体输送管盘旋缠绕，其出口位于所述单晶生长坩埚体的表面开口处，使得惰性气体输送管内的惰性气体经加热后吹散在液面和晶体表面，降低单晶生长坩埚体内的温度梯度。
[0010]进一步的，所述石墨坩埚为经过高真空烧结除杂处理。
[0011]进一步的，所述惰性气体输送管从石英密封罩体底部开槽处伸进来，然后向上弯折，在末端环绕形成环形结构，且环形结构上设有若干出气孔，使得惰性气体环绕分散吹在液面和晶体表面。
[0012]进一步的，还包括底托，所述底托固定安装在所述单晶生长坩埚体的底部。
[0013]进一步的，还包括支撑座，所述支撑座与所述底托能配合安装，实现对所述单晶生长坩埚体的支撑。
[0014]进一步的，还包括单晶炉，所述单晶生长坩埚体和保温模块位于单晶炉内，所述单晶炉上设有开关炉门，所述单晶炉上设有惰性气体进出结构，使得惰性气体能够对单晶炉内空气进行置换。
[0015]进一步的，还包括加热线圈，所述加热线圈安装在单晶炉的内壁上，与电极相连，能加热所述单晶生长坩埚体。
[0016]进一步的，所述石英密封罩体为两端敞开的圆筒形密封结构，所述保温碳毡被密封在所述石英密封罩体的筒状侧壁的内外夹层之间。
[0017]进一步的，所述单晶炉的顶部安装籽晶杆，所述籽晶杆穿过所述单晶炉，且其末端能安装籽晶。
[0018]利用上述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置进行InSb单晶生长的方法，包括如下步骤：
[0019]将InSb多晶原料放入单晶生长坩埚体内；
[0020]将惰性气体输送管穿入石英密封罩体内，且惰性气体输送管贴近单晶生长坩埚体外侧壁行走，将籽晶安装在籽晶杆的下端，并调整好位置，将石英密封罩体罩住单晶生长坩埚体；
[0021]将单晶生长坩埚体和保温模块放入单晶炉内，关闭开关炉门，用惰性气体对单晶炉内空气进行置换；
[0022]开启加热线圈对单晶生长坩埚体进行加热，将原料熔化，并将惰性气体通过惰性气体输送管输送到石英坩埚上部；
[0023]控制籽晶杆将籽晶伸入熔化的原料液面，调整温度到单晶生长温度，进行单晶生长。
[0024]本专利技术的优点和积极效果是：
[0025]本专利技术采用了将石墨坩埚和保温碳毡密封在石英夹层内，使得O、C等杂质不能从石墨坩埚和保温碳毡中挥发出来，消除了污染源，提高了单晶生长环境的清洁度；特殊的气体输送管路能减少液面和晶体表面的温度梯度，能生长出高质量低位错密度的单晶。
附图说明
[0026]以下将结合附图和实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本专利技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0027]图1是本专利技术实施例提供的能降低污染的InSb单晶生长热场装置的单晶生长坩埚体的结构剖面图；
[0028]图2是本专利技术实施例提供的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置的保温模块的结构剖面图；
[0029]图3是本专利技术实施例提供的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置的惰性气体输送管的结构示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例提供的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置的结构剖面
图；
具体实施方式
[0031]首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本专利技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本专利技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本专利技术的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]实施例1
[0035]如图1至图4，一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，包括单晶生长坩埚体1和保温模块2，所述单晶生长坩埚体位于所述保温模块内部；
[0036]所述单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在于：包括单晶生长坩埚体和保温模块，所述单晶生长坩埚体位于所述保温模块内部；所述单晶生长坩埚体包括石墨坩埚，所述石墨坩埚的内侧和外侧均固定安装石英坩埚层，所述石英坩埚层将所述石墨坩埚密封包裹在其内部，且所述石墨坩埚所在空间是真空环境；所述保温模块包括石英密封罩体，所述石英密封罩体内部密封设置保温碳毡；还包括惰性气体输送管，所述惰性气体输送管穿过所述保温模块，位于所述保温模块内部的惰性气体输送管盘旋缠绕，其出口位于所述单晶生长坩埚体的表面开口处，使得惰性气体输送管内的惰性气体经加热后吹散在液面和晶体表面，降低单晶生长坩埚体内的温度梯度。2.根据权利要求1所述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在于：所述石墨坩埚为经过高真空烧结除杂处理。3.根据权利要求1所述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在于：所述惰性气体输送管从石英密封罩体底部开槽处伸进来，然后向上弯折，在末端环绕形成环形结构，且环形结构上设有若干出气孔，使得惰性气体环绕分散吹在液面和晶体表面。4.根据权利要求1所述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在于：还包括底托，所述底托固定安装在所述单晶生长坩埚体的底部。5.根据权利要求4所述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在于：还包括支撑座，所述支撑座与所述底托能配合安装，实现对所述单晶生长坩埚体的支撑。6.根据权利要求1所述的一种能降低污染的InSb单晶生长热场装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世锋，杨超，张建平，王泽华，
申请(专利权)人：青岛浩瀚全材半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：