一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113957537A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111222796.1C30B13/16(2006.01)(22)申请日2021.10.20C30B13/28(2006.01)(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)发明人韩家贤王顺金韦华赵兴凯陈娅君何永彬柳廷龙刘汉保黄平陈飞鸿李国芳(74)专利代理机构昆明祥和知识产权代理有限公司53114代理人董昆生(51)Int.Cl.C30B29/42(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置及方法(57)摘要本发明公开了一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置，由炉体、石墨底座、PBN坩埚和提升装置组成；所述炉体包括6个加热区域和控制加热区域温度的6个温控装置，从下到上依次为第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区；石墨底座通过支撑底座设置于地面上；PBN坩埚设置于石英安瓶内，石英安瓶设置于石墨底座上；提升装置与炉体连接，能够拉动炉体以一定的拉速提升；炉体与PBN坩埚之间设置有石英罩，石英罩与支撑底座连接。不但能生长超低位错的晶体，而且放肩时间缩短20%，等径生长时间缩短50%，大大提高了生长效率。CN113957537ACN113957537A权利要求书1/1页1.一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置，其特征在于，由炉体、石墨底座、PBN坩埚和提升装置组成；所述炉体包括6个加热区域和控制加热区域温度的6个温控装置，从下到上依次为第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区；石墨底座通过支撑底座设置于地面上；PBN坩埚设置于石英安瓶内，石英安瓶设置于石墨底座上；提升装置与炉体连接，能够拉动炉体以一定的拉速提升；炉体与PBN坩埚之间设置有石英罩，石英罩与支撑底座连接。2.根据权利要求1所述的VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置，其特征在于，所述第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区分别设置测温热偶；PBN坩埚的籽晶的头部和尾部、放肩部分末端和晶体生长尾部也分别设测温热电偶。3.根据权利要求2所述的VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置，其特征在于，所述测温热电偶采用R型热电偶。4.一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的方法，包括以下步骤：步骤1，装炉和热偶：将籽晶、氧化硼、砷粒和带有硅片的砷化镓回料分别装入PBN坩埚中，放入石英管内抽真空后密封，使该坩埚内的砷化镓回料对应该第三区；步骤2，坩埚和氧化硼的预热：开启加热器升温，经过半个小时加热到300℃，保持4小时；步骤3，化上部料：加热升温到第一区950℃、第二区1030℃、第三区1180℃、第四区1185℃、第五区1218℃、第六区1220℃，保持程序16小时不变；在升温过程中，往石英管3内通氮气，并且自动放气；然后恒温8～10h，使处于坩埚下部的砷化镓多晶熔化；步骤4，化底部料和接种前的准备：加热升温到第一区990℃、第二区1090℃、第三区1177℃、第四区1185℃、第五区1218℃、第六区1220℃，然后粗籽晶保温4小时，细籽晶的保温2个小时；步骤5，接籽晶：经过5小时首先下降2～3℃左右进行籽晶回熔后的再结晶；步骤6，放肩：通过12个小时降温到第一区980℃、第二区1078℃、第三区1173℃、第四区1184℃、第五区1218℃、第六区1220℃，拉速0～1.5mm/h；再通过18个小时降温到第一区960℃、第二区1063℃、第三区1172℃、第四区1182℃、第五区1218℃、第六区1220℃，拉速1.5～2.5mm/h；最后通过18个小时降温到第一区960℃、第二区1063℃、第三区1171℃、第四区1181℃、第五区1218℃、第六区1220℃，拉速2.5～3.5mm/h；步骤7，等径生长：拉速2.5～3.5mm/h等径生长收尾；步骤8，进入冷却退火和大降温；步骤9，当温度低于80℃，可以开炉取出晶体，放入热甲醇中浸泡使砷化镓晶体与PBN坩埚分离；从晶体头尾切割测试片，测试砷化镓的载流子浓度、迁移率、电阻率和位错密度。2CN113957537A说明书1/5页一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置及方法技术领域[0001]本专利技术属于化合物半导体晶体生长领域，特别是一种VB法与VGF法结合快速生长低位错砷化镓单晶的生长装置及方法。背景技术[0002]在当今人工智能、5G通信和外太空的迅速发