[實用新型]一種14英寸砷化鎵單晶爐

有效

• 申請號: 201720170547.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN207452293U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 易德福;守建川
• 申請（專利權）人: 江西德義半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/42
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本實用新型公開了一種14英寸砷化鎵單晶爐，包括14英寸爐膛、2英寸PBN組件、保溫棉、爐芯、石英管、環形加熱片、封蓋；所述14英寸爐膛呈圓筒狀，所述14英寸爐膛內沿其高度方向分為3?10段溫場，所述3?10段溫場的區域內設有多個溫控點，所述石英管設置在14英寸爐膛內的底部，所述爐芯設置在石英管內。本實用新型設備精度高，其中分布在3?10段溫場的溫控點有3?10個，穩定控制溫場，建立合適的溫場梯度，進而有效掌握多個2英寸單晶棒同時生長的合適的溫控規律，可一次性批量式生長得到1?13根單晶，可以提高砷化鎵晶棒的生產效率，且成形率較高，可達80％?100％。

技術領域

本實用新型涉及單晶制備技術領域，尤其涉及一種14英寸砷化鎵單晶爐及其拉1-13根單晶生長方法。

背景技術

砷化鎵(gallium arsenide)，屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體，具有高頻率、高電子遷移率、高輸出功率、低噪音以及線性度良好等優越特性。主要涉及高端軍事電子應用、光纖通信系統、寬帶衛星無線通信系統、測試儀器、汽車電子、激光、照明等領域。作為重要的半導體材料，GaAs的電子遷移率為硅和氮化鎵的5倍，用于中小功率微波器件具有更低的功率損耗，因此在手機通訊、局域無線網、GPS 和汽車雷達等領域中占主導地位。

單晶生長方法采用的是垂直梯度凝固法(VGF)。將砷化鎵多晶放在PBN坩堝內，再放在石英管內抽真空后密封，然后再放入單晶爐內，通過調整爐內各溫區的溫度變化，促使生長界面移動生成單晶。該方法通常是一次性生長一根晶棒，無法做到一次性批量式生長，即一爐拉制多跟晶棒。這是由于垂直梯度凝固法拉制單晶對溫度控制要求較高，必須具有一整套完整、成熟的溫控方案才能生長出質量較高的晶棒。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種14英寸砷化鎵單晶爐及其拉1-13根單晶生長方法，大大提高砷化鎵晶棒的生產效率，溫控方案成熟，可一次性批量式生長得到1-13根單晶。

根據本實用新型實施例的一種14英寸砷化鎵單晶爐，包括14英寸爐膛、2 英寸PBN組件、保溫棉、爐芯、石英管、環形加熱片、封蓋；

所述14英寸爐膛呈圓筒狀，所述14英寸爐膛內沿其高度方向分為3-10段溫場，所述3-10段溫場的3-10段區域內設有多個溫控點，所述石英管設置在 14英寸爐膛內的底部，所述爐芯設置在石英管內，所述石英管與爐芯之間設有保溫棉，所述環形加熱片固定在14英寸爐膛的內壁上，并且環形加熱片靠近石英管的一面呈鋸齒狀，所述2英寸PBN組件整體呈圓柱狀，其底部呈漏斗狀，安裝在石英支撐內部，所述封蓋設置在14英寸爐膛的頂部開口處。

進一步的，溫控點的數量為21-35個，3-10段溫場的上段區域內均勻分布有10個溫控點，3-10段溫場的中段區域內均勻分布有15個溫控點，3-10段溫場的下段區域內均勻分布有10個溫控點。

進一步的，所述2英寸PBN組件的數量為13個，以3-2-3-2-3的任意排列方式均勻排列。

一種14英寸砷化鎵單晶爐拉1-13根單晶的生長方法，包括以下步驟：

(1)用1.5小時加熱升溫到3-10段溫場的上段區域1150-1200℃、中段區域1280-1350℃、3-10段溫場的下段區域1220-1260℃，然后保溫1.5小時；

(2)將砷化鎵多晶、籽晶裝入2英寸PBN組件中，再放在石英管內抽真空，當真空度為6.5×10^-3Pa后，通過氫氧焰對石英管進行封焊，然后將石英管放入 14英寸爐膛內；