一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置，属于晶体制备技术领域，所述生长装置包括密闭的炉体

【技术实现步骤摘要】
一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置


[0001]本专利技术属于晶体制备
，具体为一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置
。

技术介绍

[0002]化合物半导体材料，例如磷化铟
、
砷化镓等，具有一定的离解压
。
[0003]熔体法制备单晶时，需要有覆盖剂对熔体进行覆盖
。
[0004]使用直拉法拉制单晶过程中，晶体被拉出氧化硼，在氧化硼上方为低温区域，晶体温度散失较快，因此晶体中温度梯度大幅度增加，从而产生位错缺陷
。
另外，对于提拉法而言，籽晶与籽晶杆相连，籽晶杆起到了持续的热传导作用，因此，在籽晶周边会形成方形的位错区域，并延伸至晶体头部一定深度内，对晶体质量产生影响
。
[0005]对于垂直梯度凝固法
VGF
和垂直布里奇曼法
VB
而言，籽晶位于熔体下方，在生长时不能通过观察判断晶体生长的生长状况，影响晶体的成品率；在晶体生长过程中，用覆盖剂覆盖原料熔体可以防止杂质进入，同时可稍许控制熔体的温度波动，但覆盖剂凝固时，会对接触的晶体内部产生很大的应力，甚至造成晶体直接断裂
。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的缺陷，提出了本专利技术
。
[0007]本专利技术采用以下技术方案以实现目的：一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置，包括密闭的炉体
、
炉体内底部设置的连接坩埚支撑的坩埚
、
连接籽晶杆驱动装置的籽晶杆
、
设置在炉体顶部的观察窗
、
坩埚周边设置的多段加热器
、
设置在多段加热器外侧的保温层和穿过炉体的充放气管路，关键在于，所述装置还包括覆盖剂移除装置
。
[0008]进一步的，所述覆盖剂移除装置包括连接穿过炉体顶部的回收器驱动装置
、
设置在炉体内部且连接回收器驱动装置的回收器和穿过回收器底部的回收器管脚，所述回收器管脚的顶端位置高于所述回收器内部空间高度的
4/5。
[0009]一种可能的实现方式：所述回收器设置有回收器充放气管路，所述回收器充放气管路穿过炉体顶部进入回收器内部，且固定连接在回收器顶部
。
[0010]另一种可能的实现方式：所述回收器周边设置有气源炉
。
[0011]采用本专利技术提出的装置，晶体生长完成后，在覆盖剂呈液态时将覆盖剂与晶体分离，在后续工艺过程中，不会由于覆盖剂的凝固造成晶体缺陷
。
本专利技术提出的装置具备直拉法生长大直径
、
低成本的优势，同时又具备垂直梯度凝固法晶体的低位错缺陷的优势，具有很强的实用性
。
附图说明
[0012]图1为晶体生长前装置的状态示意图，图2为晶体生长前另一个实施例的装置的状态示意图，
图3为籽晶杆末端结构示意图，图4为圆片状籽晶结构示意图，图5为圆片状籽晶预热时装置的状态示意图，图6为圆片状籽晶与熔体接触时装置的状态示意图，图7为晶体长成时装置的状态示意图，图8为移除液态覆盖剂后装置的状态示意图，图
9、10
为另一个实施例装置的状态示意图，图
11
为回收器管脚末端的结构示意图
。
[0013]其中，1：圆片状籽晶，1‑1：长条孔，2：籽晶杆，2‑1：锁舌，2‑1‑1：窄边，2‑1‑2：长边，2‑2：籽晶杆驱动装置，3：回收器，3‑1：回收器管脚，3‑2：回收器驱动装置，4：气源炉，5：气源材料，6：覆盖剂，7：坩埚，7‑1：坩埚支撑，8：加热器，9：观察窗，
10
：炉体，
11
：充放气管路，
12
：回收器充放气管路，
13
：晶体
。
具体实施方式
[0014]本专利技术提出了一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置，参看图1和图2，包括密闭的炉体
10、
炉体
10
内底部设置的连接坩埚支撑7‑1的坩埚
7、
连接籽晶杆驱动装置2‑2的籽晶杆
2、
设置在炉体
10
顶部的观察窗
9、
坩埚7周边设置的多段加热器
8、
设置在多段加热器8外侧的保温层和穿过炉体
10
的充放气管路
11。
[0015]下面通过使用本专利技术提出的装置生长晶体时的步骤对本专利技术做进一步说明
。
[0016]步骤1：将化合物半导体多晶料
、
固体覆盖剂放置在坩埚7中，将籽晶安装至籽晶杆2上，安装炉体
10。
所有实施例中，使用氧化硼作为覆盖剂
。
[0017]步骤2：设置炉体
10
内部环境
。
环境设置包括炉体
10
内部压力
、
温度的控制等
。
[0018]步骤3：通过多段加热器8给化合物半导体多晶料
、
固体覆盖剂加热直至形成熔体和液态覆盖剂6，液态覆盖剂6在熔体上方，对熔体形成覆盖，熔体温度调整至结晶点
±
3℃
，参看图
1。
图1中，籽晶杆2末端连接籽晶
。
[0019]步骤4：下降籽晶杆2，籽晶浸入到液态覆盖剂6中，距离熔体表面
1~3mm
处，预热
20~30min
；将籽晶与熔体接触
。
[0020]采用图1所示的籽晶，虽然可以实现晶体生长步骤，但在晶体生长过程中，籽晶杆2始终与籽晶接触，籽晶杆2会持续导热，在籽晶周边会形成方形的位错区域
。
[0021]为此，本实施例中，籽晶杆2的端部设置锁舌2‑1，图3中显示了籽晶杆2端部设置的锁舌2‑1两个方向的示意图；将籽晶设计为圆片状籽晶1，中心开有与锁舌2‑1匹配的长条孔1‑1，如图4所示
。
[0022]安装籽晶时，将圆片状籽晶1的长条孔1‑1对准籽晶杆2的锁舌2‑1插入，旋转
90
°
，长条孔1‑1的窄边两侧落在锁舌2‑1的长边上，实现圆片状籽晶1安装至籽晶杆2，如图2所示
。
[0023]圆片状籽晶1预热状态如图5所示
。
[0024]预热
20~30min
后，籽晶杆驱动装置2‑2驱动籽晶杆2旋转，转速
3~10RPM
，带动圆片状籽晶1在液态覆盖剂6中旋转，圆片状籽晶1受到与转动方向相反的阻力，圆片状籽晶1与籽晶杆2发生相对转动，相对位置转动
90
°
时，圆片状籽晶1从籽晶杆2上脱落，由于圆片状籽
晶1的密度大于液化覆盖剂6的密度，圆片状籽晶1落至熔体表面
。
[0025]提升籽晶杆
2。
[0026]磷化铟晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于化合物半导体单晶的低位错生长装置，包括密闭的炉体（
10
）
、
炉体（
10
）内底部设置的连接坩埚支撑（7‑1）的坩埚（7）
、
连接籽晶杆驱动装置（2‑2）的籽晶杆（2）
、
设置在炉体（
10
）顶部的观察窗（9）
、
坩埚（7）周边设置的多段加热器（8）
、
设置在多段加热器（8）外侧的保温层和穿过炉体（
10
）的充放气管路（
11
），其特征在于，所述装置还包括覆盖剂移除装置
。2.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述覆盖剂移除装置包括连接穿过炉体（
10
）顶部的回收器驱动装置（3‑2）
、
设置在炉体（
10
）内部且连接回收器驱动装置（3‑2）的回收器（3）和穿过回收器（3）底部的回收器管脚（3‑1），所述回收器管脚（3‑1）的顶端位置高于所述回收器（3）内部空间高度的
4/5。3.
根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：史艳磊，孙聂枫，王书杰，秦敬凯，徐成彦，岳琳清，付莉杰，张鑫，康永，赵红飞，李亚旗，张晓丹，姜剑，
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：