基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115029783A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210496774.2C30B11/00(2006.01)(22)申请日2022.05.09(71)申请人云南鑫耀半导体材料有限公司地址650000云南省昆明市高新区电子工业标准厂房A栋1楼申请人云南中科鑫圆晶体材料有限公司云南临沧鑫圆锗业股份有限公司(72)发明人韩家贤邱锋许天惠峰韦华赵兴凯王顺金柳廷龙刘汉保黄平何永彬叶晓达(74)专利代理机构昆明祥和知识产权代理有限公司53114专利代理师和琳(51)Int.Cl.C30B29/40(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法(57)摘要基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，涉及一种VB法与VGF法结合砷化铟晶体生长装置、装料方法以及晶体生长工艺。所述的生长装置，由加热炉体、热场系统、支撑系统、容器系统和坩埚下降装置组成，所述生长方法，包括装料、装炉、化料、接籽晶、放肩、等径生长、冷却退火步骤。所述的装料容器分为上坩埚、下坩埚和石英安瓿瓶，利用锥形料、圆饼料和梯型料合理的搭配设计，不但能使装料结构稳定、还有助于高温时很好的化料，可以有效提高成晶率31%，通过砷化铟多晶的合成、装料、单晶生长获得籽晶胚、籽晶胚加工获得籽晶，再进行单晶生长，最终生长远低于LEC生长的低位错的砷化铟单晶。CN115029783ACN115029783A权利要求书1/1页1.基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，包括装料、装炉、化料、接籽晶、放肩、等径生长、冷却退火步骤，其特征在于：所述的装料具体是：PBN下坩埚装料首先将第一锥形料放入PBN下坩埚底部，然后放入2块搭桥梯形料组合成圆柱搭桥结构，然后在搭桥结构的两侧分别放入砷颗粒和三氧化二硼，然后再将圆饼料放在搭桥上面，最后将标准梯形料放在圆饼料上面；PBN上坩埚的装料首先将第二锥形料放入PBN上坩埚底部，再往上放圆饼料，再将标准梯形料的大面朝下对垒在圆饼料上面，2块标准梯形料按圆柱的形状对垒在标准梯形料上，旁边再放2块标准梯形料；所述的等径生长过程中，坩埚下降速度为1.2mm/h进行等径生长收尾。2.如权利要求1所述的基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，其特征在于所述的化料分两个阶段，具体是：第一阶段为升温初步化上坩埚的料：设置各温区的加热温度，第一加热区为860℃、第二加热区为940℃、第三加热区为1029℃、第四加热区为1029℃、第五加热区为1019℃、第六加热区为1019℃；第二阶段整体化料，加热升温使第一加热区为860℃、第二加热区为988℃、第三加热区为1000℃、第四加热区为1000℃、第五区为1006℃、第六区为1006℃；进一步的，测温热电偶采用R型热电偶。3.如权利要求1所述的基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，其特征在于所述的接籽晶过程是经过8小时，首先将TC1‑TC6下降0.1‑5.5℃，进行籽晶回熔后的再结晶。4.如权利要求1所述的基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，其特征在于所述放肩过程经过20个小时降温使第一区826.8℃、第二区954.8℃、第三区1008.7℃、第四区1011.9℃、第五区1005.9℃、第六区1005.9℃。5.如权利要求1所述的基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，其特征在于所述冷却退火过程分四个阶段，具体如下：冷却过程第一阶段：TC1‑TC6降温速度为2.1‑2.6℃/h；冷却过程第二阶段：TC1‑TC6降温速度为16.9‑36.8℃/h；冷却过程第三阶段：TC1‑TC6降温速度为27‑32℃/h；冷却过程第四阶段：TC1‑TC6降温速度为10.7‑11.3℃/h。2CN115029783A说明书1/5页基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法技术领域[0001]本发明属于化合物半导体晶体生长领域，特别是一种VB法与VGF法结合生长砷化铟单晶的生长装置、装料工艺及晶体生长方法。背景技术[0002]砷化铟(InAs)具有较高的电子迁移率和迁移比值(μe/μh＝70),是超长波长激光器和探测器的一种理想衬底材料。[0003]砷化铟的熔点942℃，离解压0.33atm，由于熔点和离解压低，目前砷化铟单晶主要采用的生长方法是LEC法，即液封直拉法。这种方法的主要缺点是设备成本较高、生长的晶体应力大、位错密度高、熔体表面的浮渣很容易引起孪生、成晶率只有33％左右，所以不利于生长大尺寸、低位错的晶体。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种VB法与VGF法结合的砷化铟生长装置、装料工艺、籽晶的获取方法和单晶生长工艺。[0005]基于VB法与V