本发明专利技术公开了用于晶体生长的系统和方法，包括在已生长的锗晶体中减少微坑腔密度的特征。在一个示例实施方式中，提供了一种方法：将带有原材料的安瓿插入具有加热源的炉；使用垂直生长法生长晶体，其中实现结晶化温度梯度相对于原材料/坩埚的运动以熔化该原材料；以及，以预定晶体生长长度生长该原材料以实现单晶晶体，其中可重复地提供具有减少的微坑密度的单晶锭。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中的系统和方法大体涉及单晶锗锭/晶圆，且具体涉及具有减少的微坑密度 (MPD)的锭/晶圆的生长。
技术介绍
电子器件和光电子器件的制造商惯常地需要商品化地生长的、大且均一的单个半导体晶体，其在被切片和抛光时提供了用于微电子器件生产的衬底。半导体晶体的生长包括将原材料加热到其熔点以产生晶状原材料熔体；使得该熔体与高质量籽晶接触； 以及当与该籽晶接触时允许该熔体的结晶化。已知多种不同方法用于实现这一生长。这些方法包括CzochralskUCz)法及其变种——液体覆盖的Czochralski (LEC)法、水平 Bridgman法和Bridgman-Mockbarger (HB)法以及其垂直变种(VB)，以及梯度冷凝(GF)法及其变种——垂直梯度冷凝(VGF)法。参见例如“Bulk Crystal Growth of Electronic, Optical and Optoelectronic Materials", P. Clapper, Ed.，John Wiley and Sons Ltd, Chichester (奇切斯特)，England (英格兰)，2005,大体论述了这些技术以及它们对各种材料生长的应用。熔体的结晶化形成一个沿竖直轴线的基本圆柱形的晶体(锭)，其中籽晶位于结晶化原材料的下方。形成该半导体晶体所必须的设备包括晶体生长炉、安瓿、坩埚，有时还包括坩埚支撑件。该坩埚还可具有狭窄的下部，称为籽晶井(seed well)。传统晶体生长方法和晶体生长设备存在缺陷。例如，已知的晶体生长方法通常生产具有过多微坑或微腔的晶体，这些微坑或微腔导致有瑕疵、有缺陷的器件的出现和/或降低用这样的方法生长的晶体的总体有用数量。这样的问题和以及有用晶体数量的减少， 导致了较低的良率(yield)。因此，需要这样的晶体生长系统和方法其可重复地提供高质量的锭/晶圆，另外还克服了现有系统中的此类缺陷。
技术实现思路
根据本专利技术的系统和方法涉及单晶锗的生长。在一个示例实施方式中，提供了一种方法将带有原材料的安瓿插入具有加热源的炉；使用例如垂直生长法生长晶体，其中实现了结晶化温度梯度相对于原材料/坩埚的运动，以熔化该原材料并且以单晶形式将其重组；以及以预定晶体生长长度生长该晶体，使用垂直生长法以熔化该原材料并将其重组为单晶化合物(compound)，其中可重复地提供具有减少的微坑密度的单晶锭。应理解，前文的
技术实现思路
和下文的具体实施方式都仅仅是示例性和解释性的，并不是对如所述的本专利技术进行限制。除了先前所提出的那些特征和/或变型，还可以提供另外的特征和/或变型。例如，本专利技术可涉及已公开的特征的组合和/或子组合，或者涉及下文在具体实施方式中公开的几个另外的特征的组合和/或子组合。附图说明附图组成了本申请文件的一部分，示出了本专利技术的各种不同的实施方式和方面， 和说明书一起解释了本专利技术的原理。在附图中图IA和IB是根据与本文创新有关的某些方面的示例晶体生长装置和坩埚的横截面图；图2示出了根据与本文创新有关的某些方面的一个示例微坑；图3A和IBB示出了根据与本文创新有关的某些方面的晶体生长的示例方法；图4示出了根据与本文创新有关的某些方面的用载有锗的坩埚装载晶体生长炉的示例方法；图5A-5D示出了根据与本文创新有关的某些方面的锗晶体生长的另一示例实施方式；以及图6是示出了根据与本文创新有关的某些方面的晶体生长的另一示例方法的流程图。具体实施例方式现在将详细描述本专利技术，其实施例在附图中示出。在下文中提出的实施方式并不代表符合所要求保护的专利技术的所有实施方式。相反地，它们仅仅是与涉及本专利技术的特定方面相关的某些实施例。在任何可行之处，在附图中均使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。所述装置和方法尤其适用于用于锗(Ge)晶体生长的装置和方法，且在此上下文中描述了这样的装置和方法。然而应理解，该装置和方法可具有更大的效用，因为所述装置和方法可被用于生产具有低微坑密度的其他单晶和/或多晶的锭。图IA是晶体生长装置20的一个实施例的横截面图。这一示例装置可包括在炉M 中的坩埚支撑件22，炉M诸如是建立了结晶化温度梯度的炉，其可用在适当的垂直生长方法中，诸如垂直梯度冷凝(VGF)和/或垂直Bridgman (VB)晶体生长法，和/或若该炉可移动——垂直Bridgman-Moclcbarger法。在包括坩埚支撑件的实施方式中，所述坩埚支撑件 22为包含了坩埚27的安瓿沈(其在一个实施方式中可用石英制成)提供了物理支撑，且允许对该安瓿26进行热梯度控制。在某些实施方式中，当该炉在操作中时，坩埚支撑件22可在晶体生长过程期间移动。在替代实施方式中，该坩埚支撑件可被固定，且当该炉在操作中时，该炉可在晶体生长过程期间移动。该坩埚27可包括籽晶28、形成于该籽晶顶上的已生长的单晶晶体/化合物30、以及原熔体材料32。在一个实施方式中，所述坩埚27可以是热解氮化硼(PBN)材料，具有圆柱形晶体生长部分34，直径较小的籽晶井圆柱体36以及渐缩的过渡部分44。晶体生长部分34具有与晶体产品的预期的直径相等的直径。当前工业标准晶体直径是2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸和8英寸的锭，其可被切割成晶圆。2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸和8英寸的直径分别相应于50. 80mm,76. 20mm、100. 00mm、 125. 00mm、150. OOmm和200.00mm。在一个实施方式中，在坩埚27的底部，籽晶井圆柱体36可具有封闭的底部，以及略大于高质量籽晶28的直径的直径。在一个示例实施方式中，例如，所述直径可以处于大约6-25mm范围内，且可具有大约30_50mm数量级的长度。圆柱形晶体生长部分34和籽晶井圆柱体36可具有直的壁，或者可以向外渐缩一度或几度的数量级，以便于从坩埚27移去该晶体。在生长部分34和籽晶井圆柱体36之间的渐缩的过渡部分38具有一个成角度的侧壁，其倾斜了例如大约45至60度，具有等于生长区域壁的较大直径并连接到该生长区域壁，且具有等于籽晶井壁的较小直径并连接到该籽晶井壁。成角度的侧壁也可具有比大约45至60度更为陡峭或更为平坦的其他角度。上面的角度被定义为在成角度的侧壁和水平线之间的一个角度。在插入晶体生长炉M之前，所述坩埚27被载有原材料，且插入安瓿26。所述安瓿 26可由石英材料形成。所述安瓿沈通常具有类似于坩埚27的形状。该坩埚在晶体生长区域40中可以是圆柱形的，在籽晶井区域42中是具有较细直径的圆柱形，且在这两个区域之间具有渐缩的过渡区域。此外，坩埚27可被装配在安瓿沈内部，在它们之间具有窄的空隙。安瓿沈在其籽晶井区域42的底部是封闭的，且，与坩埚相似，在该坩埚和原材料被装载之后在顶部密封。安瓿沈的底部可具有和坩埚27相同的漏斗形。砷(As)、镓(Ga)和/ 或锑(Sb)均可作为掺杂剂添加入安瓿沈。不对以示例而非限制方式示出的任何具体结构进行限制，本文中，符合本文创新点的用于锗晶体生长的装置可包括一个晶体生长炉，包括一个加热源(例如加热部件60) 以及多个加热区域；一个安瓿，被配置为被装载到该炉中，其中所述安瓿包括一个装载容器以及一个具有籽晶井的坩埚，可选地包括一个安瓿支撑件；以及一个连接到晶体生长炉和本文档来自技高网...
【技术保护点】
（ＭＰＤ）的单晶锗锭。成熔体；控制该熔体的结晶化温度梯度，同时将该熔体放置为与籽晶相接触；通过所述结晶化温度梯度和／或所述坩埚的相对于彼此的运动，形成单晶锗锭；以及冷却该单晶锗锭；其中可重复地提供具有大于大约０．０２５／ｃｍ２且小于大约０．５１／ｃｍ２的微坑密度１．一种在晶体生长炉内生长单晶锗（Ｇｅ）晶体的方法，所述晶体生长炉包括一个加热源、多个加热区域、一个安瓿和一个坩埚，所述方法包括：将锗原材料装载入该坩埚；密封该坩埚和容器；将该坩埚放进具有坩埚支撑件的晶体生长炉中；熔化该坩埚中的锗原材料以生
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫国，李晓，
申请(专利权)人：AXT公司，
类型：发明
国别省市：US
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