一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法技术

本发明专利技术提供了一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，包括以下步骤：将砷化镓籽晶放入氮化硼坩埚籽晶腔中，然后放入一块砷化镓锥形边角料，然后放入2块砷化镓多晶料段拼接为圆柱形置于砷化镓锥形边角料的中心位置，将纯度

【技术实现步骤摘要】
一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法


[0001]本专利技术属于半导体晶体材料生长领域，尤其涉及一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法
。

技术介绍

[0002]砷化镓
(gallium arsenide)
，化学式
GaAs。
黑灰色固体，熔点
1238℃。
它在
600℃
以下，能在空气中稳定存在，并且不被非氧化性的酸侵蚀
。
[0003]砷化镓是一种重要的半导体材料，属
Ⅲ‑
V
族化合物半导体，属闪锌矿型晶格结构，禁带宽度
1.4
电子伏，于
1964
年进入实用阶段
。
主要应用于集成电路衬底
、
红外探测器
、
γ
光子探测器等
。
由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速数字电路方面也得到重要应用
。
用砷化镓制成的半导体器件具有高频
、
高温
、
低温性能好
、
噪声小
、
抗辐射能力强等优点
。
[0004]但要长出品质优良的砷化镓单晶并非易事，原辅料的纯度对砷化镓单晶成品率影响较大，原则上原辅料纯度越高越好，但由于产业化成本原因，行业内砷
、
镓原料的纯度在
6N
及以上，安瓿瓶
、VGF
坩埚等辅料的纯度在
5N
及以上
。
[0005]行业内普遍使用
VGF(
垂直梯度冷凝法
)
进行砷化镓单晶生长，成品率比较成熟稳定
。
一般都是使用砷
、
镓原料先合成多晶，多晶去除尾部富镓部分切成料段再装入特定的
VGF
坩埚，送入安瓿瓶抽真空封管，再放入单晶炉里进行单晶生长
。
但纯用砷化镓多晶料装料方式进行单晶生长，成品率并非
100
％，这必然会产生很大部分的单晶边角料，该部分砷化镓边角料若不重复利用，势必会造成很大的成本负担，经大量实践证明，因砷化镓单晶边角料大都是含有
Si、Zn
等掺杂剂，其元素成分远比砷
、
镓合成的多晶料复杂，直接用边角料进行装料再去生长砷化镓单晶，成品率是非常低的，一般成品率都＜
50
％，大部分成品率为0，浪费安瓿瓶
、
氧化硼等辅材，造成大量的成本浪费
。
[0006]因此，很有必要研究一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，以解决砷化镓单晶边角料装料成品率低的问题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，本专利技术中的方法针对以砷化镓单晶边角料为原料生产砷化镓单晶的工艺而言，提高了砷化镓单晶的成品率
。
[0008]本专利技术提供一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，包括以下步骤：
[0009]将砷化镓籽晶放入氮化硼坩埚籽晶腔中，然后放入一块砷化镓锥形边角料，然后放入2块砷化镓多晶料段拼接为圆柱形置于砷化镓锥形边角料的中心位置，将纯度
≥5N
的氧化硼和纯度
≥7N
的砷粒置于砷化镓多晶料段的旁侧，然后在砷化镓多晶料段上将砷化镓圆饼状边角料按照
Si
含量由低到高依次叠放，再将多个砷化镓多晶料段层叠放置于砷化镓圆饼状边角料上，最后将纯度
≥6N
的
Si
掺杂剂放置于砷化镓多晶料段之间的间隙处；
[0010]摆放完成后，真空封管，完成装料；
[0011]砷化镓边角料的
Si
含量＜
100000ppb。
[0012]优选的，所述砷化镓多晶料段为底面为
D
形的柱体，厚度为
30
～
45mm
，宽度为
40
～
60mm
，高度为
60
～
80mm。
[0013]优选的，将多个砷化镓多晶料段在水平方向上依次排列层叠放置于砷化镓圆饼状边角料上
。
[0014]优选的，所述砷化镓锥形边角料的上端面直径为
60
～
80mm
，下端面直径为
20
～
25mm。
[0015]优选的，所述砷化镓圆饼状边角料的直径为
77
～
152mm
，厚度为
20
～
40mm。
[0016]优选的，砷化镓单晶边角料的总质量与砷化镓多晶料段的总质量之比为
60:40
～
90:10。
[0017]优选的，所述氮化硼坩埚的纯度
≥5N。
[0018]优选的，装料之前，对砷化镓单晶边角料和砷化镓多晶料段进行打磨清洗并烘干
。
[0019]本专利技术提供了一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，包括以下步骤：将砷化镓籽晶放入氮化硼坩埚籽晶腔中，然后放入一块砷化镓锥形边角料，然后放入2块砷化镓多晶料段拼接为圆柱形置于砷化镓锥形边角料的中心位置，将纯度
≥5N
的氧化硼和纯度
≥7N
的砷粒置于砷化镓多晶料段的旁侧，然后在砷化镓多晶料段上将砷化镓圆饼状边角料按照
Si
含量由低到高依次叠放，再将多个砷化镓多晶料段层叠放置于砷化镓圆饼状边角料上，最后将纯度
≥6N
的
Si
掺杂剂放置于砷化镓多晶料段之间的间隙处；摆放完成后，真空封管，完成装料；砷化镓边角料的
Si
含量＜
100000ppb。
本专利技术通过对砷化镓单晶边角料
Si
含量的控制，并将砷化镓圆饼状边角料按
Si
含量由低到高逐层垒放，同时配合砷化镓单晶边角料和砷化镓多晶料段的配种比例，提升了砷化镓单晶的成品率，实验结果表面，相对于现有装料方法＜
50
％的的成品率，本专利技术中的装料方法砷化镓单晶的成品率提升至
60
～
70
％
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0021]图1为本专利技术中的砷化镓单晶装料示意图；
[0022]1‑
砷化镓单晶圆饼状边角料，2‑
砷化镓多晶料段，3‑
氧化硼，4‑
砷化镓单晶锥形边角料，5‑
氮化硼坩埚
(PBN
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种提高砷化镓单晶成品率的装料方法，包括以下步骤：将砷化镓籽晶放入氮化硼坩埚籽晶腔中，然后放入一块砷化镓锥形边角料，然后放入2块砷化镓多晶料段拼接为圆柱形置于砷化镓锥形边角料的中心位置，将纯度
≥5N
的氧化硼和纯度
≥7N
的砷粒置于砷化镓多晶料段的旁侧，然后在砷化镓多晶料段上将砷化镓圆饼状边角料按照
Si
含量由低到高依次叠放，再将多个砷化镓多晶料段层叠放置于砷化镓圆饼状边角料上，最后将纯度
≥6N
的
Si
掺杂剂放置于砷化镓多晶料段之间的间隙处；摆放完成后，真空封管，完成装料；砷化镓边角料的
Si
含量＜
100000ppb。2.
根据权利要求1所述的装料方法，其特征在于，所述砷化镓多晶料段为底面为
D
形的柱体，厚度为
30
～
45mm
，宽度为
40
～
60mm
，高度为
60
～
8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建忠，刘火阳，周铁军，易明辉，
申请(专利权)人：广东先导微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：