CN210711818U - 一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制备装置技术领域，更具体而言，涉及一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，包括PBN坩埚、石英管、加热器，石英管放置在炉芯上，石英管与炉芯之间设置有保温支撑，炉芯内设置有玻璃棒；PBN坩埚与石英管设置在保温装置内，保温装置为下部开口的中空筒状结构，保温装置内壁镶嵌有加热器，通过多组加热器实现对炉芯及坩埚炉、石英管的热辐射加热，多组加热器独立运作，实现不同部位不同温度的加热；通过底部玻璃棒提供热流失通道；在石英管与坩埚之间设置有保温支撑，阻挡石英支撑管散热，均化温场，避免温场倒置，易生长出合格单晶，孪晶率下降至20%，提高晶体生长效率，提高经济效益。

Description

一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制备装置技术领域，更具体而言，涉及一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置。

背景技术

砷化镓（GaAs），属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，由砷和镓两种元素化合而成，外观呈亮灰色，具金属光泽、性脆而硬，是当代国际公认最成熟的第二代化合物半导体材料，具有高频率、高电子迁移率、高输出功率、低噪音以及线性度良好等优越特性，砷化镓材料是目前生产量最大、应用最广泛，因而也是最重要的化合物半导体材料，是仅次于硅的最重要的半导体材料。由于其优越的性能和能带结构，使砷化镓材料在微波器件和发光器件等方面具有很大发展潜力。前砷化镓材料的先进生产技术仍掌握在日本、德国以及美国等国际大公司手中，与国外公司相比国内企业在砷化镓材料生产技术方面还有较大差距。

砷化镓单晶工业化生长工艺主要包括：液封直拉法（LEC）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB）以及垂直梯度凝固法（VGF）等，垂直梯度凝固法是将装有物料的容器垂直置于炉中设定的相应温度梯度部位，物料全熔后，从下部一端缓慢结晶并延续到上部一端的晶体生长方法，具有设备造价低，容易实现程序控制，生长的单晶具有较低的位错密度和较高的完整性、均匀性等诸多优势，VGF生长炉的生长环境都是处于室温环境。

现有VGF法生长的晶体，均使用石英管盛放氮化硼坩埚，置于石英支撑管上。因石英支撑管与石英管直接接触，且石英透光率较高，造成石英管与支撑管接触的地方导热较大，易造成温场倒置，使晶体长成孪晶。

实用新型内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本实用新型提供一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，减少GaAs晶体孪晶生长。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，包括PBN坩埚、石英管、加热器，所述PBN坩埚设置在石英管内，所述石英管上部设置有石英帽，石英管放置在炉芯上，所述石英管与炉芯之间设置有保温支撑，炉芯在石英管石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒；所述PBN坩埚与石英管设置在保温装置内，所述保温装置为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置内壁镶嵌有加热器。

进一步地，所述保温支撑为顶部与底部开口的倒圆台形状。

进一步地，所述保温支撑采用刚玉材料。

进一步地，所述保温支撑母线与中心轴夹角与石英管锥角相适应。

进一步地，所述保温支撑底面内直径大于石英管籽晶区直径，保温支撑底面外直径大于架设孔直径；保温支撑顶面内直径大于石英管管体直径，保温支撑顶面外直径小于保温装置内径。

进一步地，自上而下设置为4-10组。

进一步地，所述加热器分别独立运作。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

本实用新型提供了一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，通过多组加热器实现对炉芯及坩埚炉、石英管的热辐射加热，多组加热器独立运作，实现不同部位不同温度的加热；通过底部玻璃棒提供热流失通道；在石英管与坩埚之间设置有保温支撑，阻挡石英支撑管散热，均化温场，避免温场倒置，易生长出合格单晶，孪晶率下降至20%，提高晶体生长效率，提高经济效益。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置示意图；

图2为保温支撑截面图示意图；

图中：1为PBN坩埚、2为石英管、3为加热器、4为石英帽、5为炉芯、6为保温支撑、7为玻璃棒、8为保温装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，包括PBN坩埚1、石英管2、加热器3，所述PBN坩埚1设置在石英管2内，所述石英管2上部设置有石英帽4，石英管2放置在炉芯5上，所述石英管2与炉芯5之间设置有保温支撑6，炉芯5在石英管2石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒7；所述PBN坩埚1与石英管2设置在保温装置8内，所述保温装置8为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置8内壁镶嵌有加热器3。

如图2所示，在本实施例中，所述保温支撑6为顶部与底部开口的倒圆台形状。所述保温支撑6采用刚玉材料。所述保温支撑6母线与中心轴夹角与石英管2锥角相适应。所述保温支撑6底面内直径大于石英管2籽晶区直径，保温支撑6底面外直径大于架设孔直径；保温支撑6顶面内直径大于石英管2管体直径，保温支撑6顶面外直径小于保温装置8内径。

在本实施例中，所述加热器3自上而下设置为4-10组。所述加热器3分别独立运作。

对比例：采用现有的VGF法GaAs生长炉，使用内径100mm的氮化硼坩埚，装料重量为7000g，氧化硼重量为50g，生长时间为10天，生长10炉。晶体出炉后，用砂纸打磨表面，肉眼观测晶体孪晶生长情况。结果显示，有4根晶体生长为孪晶，生长失败，占比达到40%。

实施例：采用现有的VGF法GaAs生长炉，使用内径100mm的氮化硼坩埚，装料重量为7000g，氧化硼重量为50g，加入减少孪晶装置，生长时间为10天，生长10炉。晶体出炉后，用砂纸打磨表面，肉眼观测晶体孪晶生长情况。结果显示，有2根晶体生长为孪晶，生长失败，占比达到20%。

本实用新型提供的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置用于GaAs晶体生长，减少了孪晶缺陷的出现。

上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：包括PBN坩埚（1）、石英管（2）、加热器（3），所述PBN坩埚（1）设置在石英管（2）内，所述石英管（2）上部设置有石英帽（4），石英管（2）放置在炉芯（5）上，所述石英管（2）与炉芯（5）之间设置有保温支撑（6），炉芯（5）在石英管（2）石英嘴相应位置开设有架设孔，架设孔下部设置有玻璃棒（7）；所述PBN坩埚（1）与石英管（2）设置在保温装置（8）内，所述保温装置（8）为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置（8）内壁镶嵌有加热器（3）。

2.根据权利要求1所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述保温支撑（6）为顶部与底部开口的倒圆台形状。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述保温支撑（6）采用刚玉材料。

4.根据权利要求2所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述保温支撑（6）母线与中心轴夹角与石英管（2）锥角相适应。

5.根据权利要求2所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述保温支撑（6）底面内直径大于石英管（2）籽晶区直径，保温支撑（6）底面外直径大于架设孔直径；保温支撑（6）顶面内直径大于石英管（2）管体直径，保温支撑（6）顶面外直径小于保温装置（8）内径。

6.根据权利要求1所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述加热器（3）自上而下设置为4-10组。

7.根据权利要求6所述的一种基于VGF法的减少GaAs晶体孪晶的装置，其特征在于：所述加热器（3）分别独立运作。

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