[發明專利]直拉法生長摻鎵硅單晶的方法和裝置

有效

• 申請號: 200710058315.1
• 申請日: 2007-07-19
• 公開（公告）號: CN101148777A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 任丙彥;任麗
• 申請（專利權）人: 任丙彥
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B15/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

1.一種直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，包括裝料、加熱、拉晶，其特征在于：

按常規方法在單晶爐中裝料，并將鎵放至石英堝內多晶硅原料的中心部位；化料，待熔硅溫度穩定，降籽晶，下降引細徑，晶轉提拉，拉速為1.5～6.5mm/分鐘，細徑長度不小于160mm，直徑≤3mm；轉肩拉速1.6～2.6mm/分鐘，轉肩1/2后拉速調至1.2mm/分鐘；等徑生長，控制爐室壓力、晶體的拉速、氬氣流速和晶轉，調堝位保持導流筒下沿與液面之間距離和堝轉，按常規工藝調節、收尾和冷卻。

2.一種直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，包括裝料、加熱、拉晶，其特征在于具體步驟包括：

1)按常規方法將單晶爐清爐，抽真空，保證真空泄漏率≤1Pa/3分鐘，并確認無故障時，開爐、裝料，并將鎵放至石英堝內多晶硅原料的中心部位，充氬氣至爐壓1900?Pa～2000Pa；

2)低堝位化料，堝轉為零，待確認化料中塌料后，將堝轉方向調至1～2轉/分鐘，化料完畢，熔硅溫度達1420℃～1500℃；

3)化料完畢，加熱功率電控歐路切入自動，降溫至液面有過冷度，待熔硅溫度穩定30～35分鐘后，將籽晶降至距熔硅液面90～100mm處預熱25～30分鐘，下降引細徑，此時晶轉調至5～8轉/分鐘，浸熔30～35分鐘后提拉，拉速為1.5～6.5mm/分鐘，細徑長度不小于160mm，直徑≤3mm；

4)轉肩拉速，轉肩拉速1.6～2.6mm/分鐘，轉肩1/2后拉速調至1.2mm/分鐘；

5)等徑生長，控制爐室壓力、晶體的拉速、氬氣流速和晶轉，調堝位保持導流筒下沿與液面之間距離和堝轉，按常規工藝調節、收尾和冷卻。

3.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于在進行引徑、縮徑、放肩、等徑，利用導流筒的角度將爐內氬氣流直吹晶錠外徑與熔硅接觸處，即結晶前沿。

4.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟1)所述的充氬氣是將氬氣流量增常規工藝流量的一倍。

5.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟2)所述的化料完畢后，導流筒下沿與熔硅液面之間的距離調至25mm。

6.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟5)所述的晶轉在6～30轉/分鐘內調節。

7.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟5)所述的晶體的拉速在0.8～1.1mm/min范圍內調節。

8.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟6)所述的坩堝的轉速在3～10轉/分鐘內調節；導流筒下沿與液面之間距離5～25mm。

9.按照權利要求2所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的方法，其特征在于步驟5)所述的控制爐室壓力是在2200Pa～2500pa，按通常的方法在氬氣氛下生長摻鎵硅單晶。

10.一種直拉法生長摻鎵硅單晶的裝置，其特征在于該裝置包括單晶爐、加熱器、導流筒、石英坩堝、石墨坩堝、保溫蓋、保溫筒、托盤、固化保溫碳氈、固化爐底護盤和排氣孔；

所述的單晶爐爐膛內安裝加熱器，加熱器外圍處安裝石墨保溫筒，保溫筒外面安裝固化保溫碳氈；石墨保溫筒座落在固化爐底護盤上的石墨下托盤的子口內，石墨保溫筒上沿也被石墨上托盤的下子口定位，導流筒上沿由在石墨上托盤的上子口定位，上保溫蓋由石墨上托盤的上面外子口定位。石墨堝桿支撐石墨坩堝，石英坩堝座落在石墨坩堝內，石英坩堝上沿高出石墨坩堝上沿。

11.按照權利要求10所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的裝置，其特征在于所述的加熱器外圍15mm處安裝石墨保溫筒，所述的石英坩堝上沿高出石墨坩堝上沿20～25mm。

12.按照權利要求10或1?1所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的裝置，其特征在于所述的加熱器按32等分開瓣，電極位置不開縫，實際為30瓣。縫寬10mm，開縫高度285mm。加熱器外徑495mm，內徑458mm，電極開孔間距320mm。

13.按照權利要求10或11所述的直拉法生長摻鎵硅單晶的裝置，其特征在于所述的加熱器有效高度在330～375mm范圍，加熱器總高度為480mm。