[實用新型]用于化合物半導體多晶料成型的裝置

有效

• 申請號: 201721699539.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN207596997U
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 付莉杰;孫聶楓;孫同年
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/40;C30B29/48
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 王苑祥

本實用新型用于化合物半導體多晶料成型的裝置，屬于半導體材料制造技術領域，基于高壓合成化合物半導體的合成爐，關鍵在于：該裝置包括增設在熔爐爐腔內的成型模具及定位在成型模具上的升降桿，升降桿穿過爐頂蓋連接配套升降驅動機構，成型模具設置在盛裝合成熔體的坩堝上方，并分布有下端開口的成型腔，借助升降桿和配套升降驅動機構，成型模具下降至坩堝內、合成熔體從下端開口充入成型腔內、降溫凝固為與成型腔匹配的多晶料。該裝置不僅可控制多晶料的形狀規格，提高其利用率，還提高了生產效率、保證了材料純度。

技術領域

本實用新型屬于半導體材料制造技術領域，涉及化合物半導體VGF法生長單晶用多晶料的制備，具體涉及以合成爐為基礎將合成后的化合物熔體成型為設定規格和形狀的裝置。

背景技術

III-V族和II-VI族元素中存在很多性能優異的化合物半導體材料。例如磷化銦，磷化銦是優異的半導體材料，在許多高新技術領域應用廣泛。但是磷化銦需要在高壓下合成，且在制備磷化銦單晶之前，必須先把符合一定純度要求的銦和磷合成為化合物磷化銦多晶，在此基礎上才能進一步制備磷化銦單晶。快速有效地進行磷化銦多晶的合成是降低生產成本，提高生產效率的重要途徑，同時也是制備高質量磷化銦單晶的前提。目前主要使用的磷化銦多晶合成方法為水平合成法和注入合成法。合成后的多晶料主要是在VGF高壓爐內進行單晶生長，以獲得電學性能優異的化合物半導體材料。水平合成法一般為三溫區水平合成，合成時間約3-5天左右，合成的多晶料容易富銦，且石英管污染嚴重，產品質量差。注入法合成，合成速度快，效率高。上述兩種方法合成的化合物多晶料均需要經過切割、清洗后再放入VGF高壓爐內進行生長，在整個備料過程中容易產生沾污和難熔氧化物，外界雜質融入到材料中的機率高，會造成雜質補償，降低晶片的電學質量。而且在單晶生長過程中，由于雜質的引入容易在固液界面處產生孿晶，造成單晶率下降。因此，為了解決上述技術問題，省略切割、清洗程序，避免污染，需要一種能夠獲得不同形狀和規格多晶料的方法和裝置。

發明內容

本實用新型為了制備出多種形狀和規格的多晶料，對高壓合成化合物半導體的合成爐進行改造，在爐腔內增設成型模具，并通過升降驅動機構將成型模具下降至盛裝有合成熔體的坩堝內，熔體充入模具、降溫凝固后形成與模具形狀和規格匹配的多晶料。不僅可控制多晶料的形狀規格，提高其利用率，還提高了生產效率、保證了材料純度。

本實用新型的技術方案為：用于化合物半導體多晶料成型的裝置，基于高壓合成化合物半導體的合成爐，關鍵在于：該裝置包括增設在熔爐爐腔內的成型模具及定位在成型模具上的升降桿，升降桿穿過爐頂蓋連接配套升降驅動機構，成型模具設置在盛裝合成熔體的坩堝上方，并分布有下端開口對準坩堝的成型腔，借助升降桿和配套升降驅動機構，成型模具下降至坩堝內、合成熔體從下端開口充入成型腔內、降溫凝固為與成型腔匹配的多晶料。

水平合成法是在石英管內成型多晶棒料，不利于成型裝置的安裝，所以該成型裝置基本是以注入合成法的合成爐為基礎，在合成爐爐腔內盛裝合成熔體的坩堝上方懸吊成型模具，成型模具的頂部中心設置升降桿，升降桿連接升降驅動機構、可在合成前懸吊在坩堝上方，合成后下降到坩堝內，使熔體灌充進成型模具的成型腔內，降溫后凝固成與成型腔規格、形狀匹配的多晶料。模具的型腔根據需要進行設計。

進一步的，為了便于脫模和制造，所述成型腔的拔模斜度為0.3-0.8度。

進一步的，所述成型腔的拔模斜度優選0.5度。

進一步的，根據坩堝尺寸和實際需求，所述成型模具上分布有4-8個成型腔。

進一步的，所述成型腔的橫截面形狀一般為圓形或方形；為了便于成型和脫模，截面為方形的型腔各過渡面間進行圓弧過渡處理。

進一步的，根據爐體規格，為了便于成型和脫模，所述圓形型腔的直徑或方形型腔的邊長為2-6寸。

進一步的，為了保證多晶料的純度，成型模具的材質優選氧化鋁陶瓷。