2020111519510一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工艺.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN112342613B
(45)授权公告日2023.06.27
(21)申请号202011151951.0审查员李晓娜

(22)申请日2020.10.23
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号CN112342613A
(43)申请公布日2021.02.09
(73)专利权人中国有研科技集团有限公司
地址100088北京市西城区新外大街2号
(72)发明人王宇冯德伸李燕雷同光
王博
(74)专利代理机构北京北新智诚知识产权代理
有限公司11100
专利代理师刘秀青
(51)Int.Cl.
C30B15/22(2006.01)
C30B29/08(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页
(54)发明名称
一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工
艺
(57)摘要
本发明公开了一种直拉大尺寸无位错锗单
晶新型缩颈工艺，包括以下步骤：(1)通过常规缩
颈工艺将细颈的尺寸控制在3‑5mm，长度150‑
300mm；(2)将细颈放粗到Φ15±2mm，等径拉制一
段长度，直到细颈部位到达600℃以下的热场区
域，然后再放肩到单晶所需的直径。本发明的工
艺用于在小梯度热场下，能够在拉制大尺寸无位
错锗单晶时，减少细颈因受单晶重力因素导致塑
性形变而产生位错，避免这些位错延伸到单晶。
CN112342613B
CN112342613B权利要求书1/1页

1.一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过常规缩颈工艺将细颈的尺寸控制在3‑5mm，长度150‑300mm；
(2)将细颈放粗到直径为Φ15±2mm，等径拉制200‑300mm，直到细颈部位到达600℃以
下的热场区域，然后再放肩到单晶所需的直径。

2
CN112342613B说明书1/2页

一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工艺

技术领域
[0001]本发明涉及一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工艺，属于直拉法生长无位错
单晶技术领域。

背景技术
[0002]无位错锗单晶是空间砷化镓三结太阳能电池的关键衬底材料，目前获得无位错锗
单晶的最主要方法为直拉法。直拉法又称为切克劳斯基法，它是1918年由切克劳斯基
(Czochralski)建立起来的一种晶体生长方法，简称CZ法。直拉法生长无位错锗单晶较其他
方法具有更高的生长效率、更大的直径尺寸上限、更直观的生长过程观测、更可控的工艺条
件，是产业化生产较为理想的单晶生长方式。在直拉法晶体生长时，当籽晶浸入熔体引晶
时，由于熔体的热冲击作用，会导致籽晶熔接部位产生位错。在直拉法生长无位错单晶中通
常采用缩颈(Dash)工艺排除引晶位错，细颈的尺寸控制在3‑5mm，长度150‑300mm，可确保排
除引晶位错。如果细颈偏粗，如大于10mm，则很难实现无位错晶核。对于锗单晶，若采取Φ
5mm细颈，但拉制单晶重量达到2kg时，细颈承受的重力就达到1MPa，和临界应力相当。而锗
单晶比重达到5.33g/cm2，较大，拉制大直径锗单晶时为避免晶变，通常采用放慢肩模式(放
肩角度一般为45度)，由于锗的比重较大，当单晶直径达到6英寸以上时，单晶肩部重量将超
过4kg，而拉制8英寸单晶，其肩部重量将达到12kg，若细颈为Φ5mm，对6英寸单晶而言，细颈
承受重力达到2MPa，对8英寸单晶而言，承受重力达到6MPa。

发明内容
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型
缩颈工艺，用于在小梯度热场下，拉制大尺寸无位错锗单晶时，减少细颈因受单晶重力因素
导致塑性形变而产生位错，避免这些位错延伸到单晶。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0005]一种直拉大尺寸无位错锗单晶新型缩颈工艺，包括以下步骤：
[0006](1)通过常规缩颈工艺将细颈的尺寸控制在3‑5mm，长度150‑300mm；
[0007](2)将细颈放粗到Φ15±2mm，即放粗到直径为13‑17mm的范围内，等径长度200‑
300mm，然后再放肩到单晶所需的直径。
[0008]在本发明的工艺中，增加一段Φ15±2mm的粗颈，这样当单晶重量增加时，细颈尾
端已经处于较冷温区，不会产生塑性形变，而粗颈尽管还处于塑性形变温度范围，但其可以
承受更大的重量，只要其受到的重力小于临界应力，就不会产生位错，这样就减少无位错锗
单晶中因重力因素导致细颈产生位错的几率，提高无位错单晶的合格率。
[0009]本发明的有益效果：
[0010]1、在低温度梯度热场中，保证单晶重力达到细颈产生位错的临界应力时，细颈已
经进入600℃以下的冷区，不会产生位错。
[0011]2、通过以Φ15±2mm的直径等径一段长度的方式，保证单