【技术实现步骤摘要】
一种半导体晶体生长及原位退火的方法及装置
[0001]本专利技术涉及半导体晶体制备
,具体为一种半导体晶体生长及原位退火的方法及装置。
技术介绍
[0002]InP材料是一种重要的化合物半导体材料,InP基微电子器件具有高频、低噪声、高效率、抗辐照等特点。磷化铟在5G网络、太赫兹通信、毫米波通信与探测等领域应用广泛。
[0003]常用的生长磷化铟晶体的方法有两种:一种是垂直温度梯度凝固技术(VGF),一种是液封直拉技术(LEC)。VGF法可以生长低缺陷晶体,由于生长界面温度梯度小,因而成品率很低。LEC法生长的晶体缺陷密度高,但是成品率高,另外LEC系统中的籽晶杆提拉需要步进电机进行控制,因而生长单晶很难实现生长界面速率的稳定连续,同时晶体还需要设置热屏等退火装置。因此制备低缺陷高成品率的磷化铟晶体的难度很大。
[0004]因此,本领域技术人员提供了一种半导体晶体生长及原位退火的方法及装置,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
技术实现思路
[0005](一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种半导体晶体生长及原位退火的方法及装置,解决了VGF法成品率低,LEC法生长的晶体缺陷密度高,其生长单晶很难实现生长界面速率的稳定连续,同时晶体还需要设置热屏等退火装置,因此制备低缺陷高成品率的磷化铟晶体的难度很大的问题。
[0006](二)技术方案为实现以上目的,本专利技术通过以下技术方案予以实现:一种半导体晶体生长及原位退火的方法,包括以下过程:S1.首先将坩埚盖焊 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体晶体生长及原位退火的方法,其特征在于,包括以下过程:S1.首先将坩埚盖(12
‑
1)焊接或烧结至坩埚(12)上,然后向坩埚(12)内部放置固体氧化硼(11)和固体磷化铟,然后将坩埚(12)放置到坩埚支撑(20)上端;S2.封闭主炉体(1)和上炉盖(2),通过充放气管道(21)给系统抽真空至10
‑2Pa
‑
10Pa,然后充入惰性气体至3
‑
5MPa;S3.通过加热器I(5)、加热器II(6)、加热器III(7)和下加热器(8)给固体磷化铟、固体氧化硼(11)加热直至形成磷化铟熔体(13)和液态氧化硼(11);S4.启动籽晶杆(14)使其以0.5
‑
20r/min的速度转动,坩埚杆(16)使其以0.5
‑
20r/min的速度转动,二者同向转动,相对转速为5
‑
15r/min;S5.下降籽晶杆(14),使得籽晶(10)与磷化铟熔体(13)接触,调节加热器I(5)、加热器II(6)、加热器III(7)和下加热器(8),通过热电偶I(17),热电偶II(18),热电偶III(19)的显示值反馈磷化铟熔体(13)的温度;S6.逐渐降低磷化铟熔体(13)的温度直至籽晶(10)上长出磷化铟晶体(15),继续让磷化铟熔体(13)降温,直至磷化铟晶体(15)尺寸达到所需尺寸R;S7.使坩埚(12)和籽晶杆(14)同时转动,二者的角加速度相同,逐渐提高旋转速度,使得磷化铟熔体(13)中间液面逐渐下降,两边向坩埚(12)壁上方运动;S8.通过观察窗(23)观看磷化铟熔体(13)的运动情况,同时调节加热器I(5)、加热器II(6)、加热器III(7)和下加热器(8)的功率,控制磷化铟晶体(15)的横向生长速率,通过坩埚(12)旋转的加速度控制纵向生长速率,最终使磷化铟熔体(13)完全形成管状,进而获得长直径单晶;S9.通过观察窗(23)观看磷化铟熔体(13)的运动情况,向上提拉磷化铟熔体(13)使其脱离底部的液态氧化硼(11)5mm以上,然后逐渐给系统以1K/min
‑
50K/min的速率给管状的磷化铟熔体(13)降温,直至800℃以下,然后同时以相同的角加速度给坩埚(12)和籽晶杆(14)降低速度直至为0,进而获得磷化铟晶体(15)。2.根据权利要求1所述的一种半导体晶体生长及原位退火的方法,其特征在于,所述步骤S7中通过设置3个以上的辅助转轮(4)与坩埚支撑(20)接触,保证坩埚(12)稳定转动,并防止坩埚(12)的离心震动,且坩埚支撑(20)内部深度大于坩埚(12)的高度。3.根据权利要求1所述的一种半导体晶体生长及原位退火的方法,其特征在于,所述步骤S7中的...
【专利技术属性】
技术研发人员:王书杰,孙聂枫,邵会民,徐森锋,顾占彪,张文雅,史艳磊,李晓岚,王阳,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第十三研究所,
类型:发明
国别省市:
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