CN201883181U - 一种化合物半导体单晶生长用pbn和石墨复合结构坩埚 - Google Patents
一种化合物半导体单晶生长用pbn和石墨复合结构坩埚 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种化合物半导体单晶生长用BN/石墨复合坩埚。本实用新型的BN/石墨复合坩埚，其特征在于：所述的坩埚由外部石墨支撑层和内部与化合物半导体接触的热解BN内层构成，石墨支撑层的厚度范围为3mm-15mm，热解BN内层的厚度范围为5μm-3mm。这种坩埚的优点在于：1、热解BN层薄，厚度可以小于1mm；2、使用后可以容易的实现热解BN层和石墨支撑层的分离，在石墨支撑层内壁可以再次制备热解BN内层，从而实现这种化合物半导体单晶生长用坩埚的重复使用，从而降低使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种化合物半导体单晶生长用BN/石墨复合坩埚，属于化合物半导体单晶生长技术领域。
技术背景
热解氮化硼(简称PBN)制成的坩埚是一种优良的晶体生长用的容器，由PBN制成的晶体生长用容器，即使在进行化合物半导体单晶生长时的高温下，也不会与原料化合物反应，同时PBN坩埚纯度高(99.999％)，表面致密，耐高温，热膨胀系数小，热导率高，且有着明显的各向异性，浸润角大等优点，PBN坩埚适合于用作垂直布里奇曼法、坩埚下降法和直拉法等单晶生长中装载熔体的容器，尤其是对于砷化镓(GaAS)、磷化铟(InP)等化合物单晶生长是不可缺少的器具。为了提高化合物半导体单晶的生长条件的重现性，提高成品率，必须对该热解BN制的晶体生长用容器的特性进行改善。
热解法制备的BN坩埚具有自身纯度高，可获得薄壁容器的优点，但在使用过程中存在以下主要缺点：采用热解法制造的BN坩埚从基底开始沉积，由于BN为层状结构，具有较大的各项异性，(001)晶面和(100)晶面生长速度存在较大差异，从而BN坩埚表面形成较明显的织构，由于BN易于沿(001)晶面解离，导致在使用BN坩埚生长半导体单晶或熔炼金属后，在半导体单晶或熔融金属脱出BN坩埚时，使坩埚内表面产生不规则剥落的现象，BN坩埚的使用寿命受到这种不规则剥落现象的制约，使用次数从1次到10余次不等，平均使用寿命不超过10次。针对这一问题，中国专利02120080.7提出一种制备掺杂中间层的方法，来提高BN坩埚沿垂直于厚度方向整体剥落性能的方法。实际上，该方法生产的BN坩埚产品在实际生长单晶的使用过程中剥落行为并不是完全沿垂直于厚度方向整体剥落，其原因在于BN晶粒生长虽然存在明显的织构现象，但仍很难实现完全统一的晶粒定向排布，仍存在少量的BN晶粒取向与其他大部分BN晶粒取向不同，导致当剥落发生时，这些不同取向BN的剥落方向与其他晶粒的剥落方向不同，在BN坩埚壁上出现明显的不规则异常剥落现象，缩短BN坩埚的使用寿命。
本发明提出解决这一问题的一个新的方法，采用外层石墨支撑体和BN内层复合结构的坩埚，来实现解决降低不规则剥落现象的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种在垂直晶体生长法中使用成本更低的BN/石墨复合结构坩 埚，这种坩埚在使用后由于热膨胀系数差异，可以容易的实现BN层和石墨层的分离，其中在石墨支撑层内壁可以再次制备热解BN内层，从而实现这种化合物半导体单晶生长用坩埚的重复使用，从而降低使用成本。
本发明涉及的一种化合物半导体单晶生长用BN/石墨复合结构坩埚，由外部石墨支撑层和内部与化合物半导体接触的热解BN内层构成，图1为本发明的实施方式中所涉及的半导体单晶生长用坩埚的截面图，坩埚形状为下部圆柱形籽晶槽、与其上相连接的逐渐扩大的过渡部位和上部的晶体生长部位三部分构成，坩埚外部石墨支撑层的厚度范围为3mm-15mm，坩埚内部与化合物半导体接触的热解BN内层的厚度范围为5μm-3mm。
这种坩埚适用于垂直布里奇曼法(VB法)和垂直温度梯度凝固法(VGF法)生长化合物半导体单晶，特别是在惰性气体中用B2O3覆盖熔体表面从而防止As挥发的同时进行晶体生长的方式。这种坩埚优点在于：1、由外部石墨支撑层担负坩埚内化合物半导体原料的支撑作用，热解BN层仅起到保护化合物半导体原料不受污染作用，因此热解BN层厚度可以小于1mm；2、使用后可以容易的实现热解BN层和石墨支撑层的分离，在石墨支撑层内壁可以再次制备热解BN内层，从而实现这种化合物半导体单晶生长用坩埚的重复使用，从而降低使用成本。
附图说明
图1BN/石墨坩埚
1、石墨支撑层；2、热解BN层
具体实施方式
具体实施方式一：坩埚尺寸：最大直径155mm，高度200mm。
加工壁厚为10mm的石墨外层(如图1中的1)。
将摩尔比为1∶3的三氯化硼和高纯氨气引入已加热的炉反应器，反应腔的真空度为133Pa，反应温度2000℃，在加工得到的石墨外层的内壁上沉积100mm厚的热解BN层(如图1中的2)。
制备的热解BN/石墨复合坩埚质量较好，单晶生长良好，使用后BN层可剥离，石墨外层可重复使用。
具体实施方式二：坩埚尺寸：最大直径105mm，高度200mm。
加工壁厚为5mm的石墨外层(如图1中的1)。
将摩尔比为1∶3的三氯化硼和高纯氨气引入已加热的炉反应器，反应腔的真空度为133Pa，反应温度2000℃，在加工得到的石墨外层的内壁上沉积500mm厚的热解BN层(如图1中的2)。
制备的热解BN/石墨复合坩埚质量较好，单晶生长良好，使用后BN层可剥离，石墨外层可重复使用。
Claims (1)
1.一种化合物半导体单晶生长用复合坩埚，其特征在于，所述的坩埚由外部石墨支撑层和内部与化合物半导体接触的热解BN内层构成，石墨支撑层的厚度范围为3mm-15mm，热解BN内层的厚度范围为5μm-3mm。
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| CN2010202773514U CN201883181U (zh) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | 一种化合物半导体单晶生长用pbn和石墨复合结构坩埚 |
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