[發明專利]導模法生長多條晶體的制備工藝

有效

• 申請號: 201310045422.6
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103060901A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王靜;秦冒曉;黃小衛
• 申請（專利權）人: 元亮科技有限公司
• 主分類號: C30B15/34
• 分類號: C30B15/34
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種晶體的制備工藝，尤其是一種導模法生長多條晶體的制備工藝。

背景技術

導模法是從熔體人工制取單晶材料的方法之一，即“邊緣限定薄膜供料生長”技術，簡稱EFG法，主要用于生長特定形狀的晶體，實際上它是提拉法的一種變形。導模法由于能直接從熔體中生長出片、絲、管、棒、板等晶體，而且晶體生長速度快，尺寸可以精確控制，大大簡化了晶體的加工程序，節省了材料、時間和資源，降低生產成本，提高經濟效益，因而受到人們的重視。

導模法的工作原理是將原料放入坩堝中加熱融化，熔體沿一模具在毛細作用下上升至模具頂端，在模具頂部液面上接籽晶提拉熔體，使籽晶和熔體的交界面上不斷進行原子或分子的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長出與模具邊緣形狀相同的單晶體。

生長速度是影響EFG法晶體質量的主要因素之一，若生長速度過高，生長界面會成蜂窩狀，晶體中會有大量氣孔或空洞，位錯密度也將增高。實際生長的多條晶體由一條籽晶同時對多模具進行引晶生長，往往由于同步性差，而造成各條晶體的晶向不一，徑向溫度梯度不均勻，致使晶體位錯密度高甚至形成晶界，并帶有較大應力，晶體質量很不理想。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種導模法生長多條晶體的制備工藝，能夠實現對多顆晶體生長的同時及獨立地控制。

按照本發明提供的技術方案，一種導模法生長多條晶體的制備工藝，特征是，包括以下步驟：

（1）將原料裝入單晶生長爐內的坩堝中，對單晶生長爐進行抽真空，控制單晶生長爐內的真空度為1.0×10^-3~1.0×10^-4Pa；

（2）對單晶生長爐內的高溫環境提供發熱體、上生長梯度提供發熱體、下生長梯度提供發熱體通電進行加熱，升溫速度為7~20℃/分鐘；待溫度達到原料熔點以下100~200℃時，保持高溫環境提供發熱體的溫度；對上生長梯度提供發熱體和下生長梯度提供發熱體繼續升溫，上生長梯度提供發熱體的升溫速度為1~3℃/分鐘，下生長梯度提供發熱體的升溫速度2~7℃/分鐘，升溫至原料的熔點以上100~300℃；坩堝內的原料熔化成熔體，恒溫1~2小時；

（3）引晶：將提拉桿下端的籽晶同時懸于坩堝內的每組模具的上方3~5毫米處進行烤晶，烤晶30～60分鐘；烤晶后將籽晶落在每一模具上，使籽晶的熔接面與每一模具上表面上的熔體充分熔接，實現多條晶片的引晶；

（4）縮頸：引晶后，籽晶分別以20～60毫米/小時的速率進行提拉，縮頸長度在15~20毫米后完成縮頸；

（5）擴肩：縮頸完成后進行擴肩，擴肩角度為120度，提拉速率為0～10毫米/小時，擴肩長度15~30毫米后完成擴肩；擴肩的同時以0.5~1℃/分鐘的降溫速度降低上生長梯度提供發熱體和下生長梯度提供發熱體的溫度；

（6）擴肩后，提拉籽晶，使多條晶體進行等徑生長，等徑生長過程中，提拉速率為10～50毫米/小時，同時以0.1~0.6℃/分鐘的降溫速度降低上生長梯度提供發熱體和下生長梯度提供發熱體的溫度；

（7）待多條晶體在籽晶提拉下完全脫離模具的上表面后，停止提拉，以3~9℃/分鐘的降溫速度分別降低上生長梯度提供發熱體和下生長梯度提供發熱體的溫度，使上生長梯度提供發熱體、下生長梯度提供發熱體的溫度與高溫環境提供發熱體的溫度一致，即單晶生長爐內的溫度梯度為零，并恒溫1~2小時；然后以1~6℃/分鐘的降溫速度降低高溫環境提供發熱體、上生長梯度提供發熱體、下生長梯度提供發熱體的溫度，降溫至室溫，晶片的生長結束，即得到多條晶體。

所述步驟（3）～（7）中，對每組模具上的籽晶分別獨立地調整提拉速率，以保證每組的模具上的晶體同步生長。

本發明所述的制備工藝在晶體生長及操作中，能夠實現對多顆晶體生長的同時及獨立地控制，特別地，若某一組或多組模具在晶體生長過程中出現異常現象，可由控制裝置針對該組的異常進行獨立、微量的生長調節；既取代了常規的導模法單片生長方式，提高了生產效率，又保證了導模法多條晶體生長的同步性，提高了晶體質量，降低了能耗，節約了成本。

附圖說明

????圖1為本發明所述生長裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。