[發(fā)明專(zhuān)利]銻化銦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中放肩形貌的調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010783261.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111733448A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于凱;王健;馬林;李強(qiáng);霍曉青
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C30B15/22
• 分類(lèi)號(hào): C30B15/22;C30B29/40
• 代理公司: 天津中環(huán)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 李美英

本發(fā)明涉及一種液相提拉晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的放肩過(guò)程的晶體形貌調(diào)節(jié)方法，特別涉及一種銻化銦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中放肩形貌的調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法。包括單晶爐裝置和爐外控制裝置，爐外控制裝置包括：氫氣流量計(jì)、氬氣流量計(jì)、上位機(jī)控制裝置、壓力變送器、控壓儀表、電控閥門(mén)、機(jī)械泵、分子泵前級(jí)閥、分子泵。由于本發(fā)明利用放肩過(guò)程中對(duì)動(dòng)態(tài)氣氛流量的精準(zhǔn)控制，并通過(guò)緩慢線性的增大動(dòng)態(tài)氣氛流量，極大的提高了銻化銦單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的放肩過(guò)程持續(xù)穩(wěn)定，晶體的放肩角度光滑連續(xù)，對(duì)晶體放肩過(guò)程的形貌有著較好的調(diào)節(jié)作用，有助于高質(zhì)量的銻化銦單晶生長(zhǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液相提拉晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的放肩過(guò)程的晶體形貌調(diào)節(jié)方法，

特別涉及一種銻化銦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中放肩形貌的調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

銻化銦晶體在所有已知Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體中具有最大電子遷移率和最小帶隙，在77K溫度下，禁帶寬度為0.228eV。能夠吸收易于透過(guò)大氣的紅外光波，優(yōu)異的半導(dǎo)體性能決定了其可用于制造高性能的3～5um中波紅外探測(cè)器。探測(cè)器規(guī)模從單元、多元線列已發(fā)展到超大面陣焦平面陣列，工作溫度提高到95K、110K、130K，提高工作溫度是紅外探測(cè)器未來(lái)的一個(gè)重要的研究方面。銻化銦產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于紅外追蹤、制導(dǎo)、熱成像、監(jiān)視、預(yù)警和天文觀察等軍事與民用紅外系統(tǒng)中。銻化銦晶體作為紅外器件的襯底材料需求量越來(lái)越大，為了制備出大規(guī)模陣列、高靈敏度和高溫工作的紅外探測(cè)器，對(duì)銻化銦晶體的質(zhì)量要求越來(lái)越高。制備出高質(zhì)量、低位錯(cuò)的銻化銦單晶有利于紅外器件的快速發(fā)展。

直拉法是用于生長(zhǎng)大尺寸銻化銦晶體的主要制備技術(shù)。對(duì)于銻化銦單晶生長(zhǎng)過(guò)程，由于該材料的屬性很難控制放肩的角度，根源是自身的熱導(dǎo)率較低，僅為17W/mK，生長(zhǎng)過(guò)程中結(jié)晶潛熱難以逸出，非常容易在晶體內(nèi)部形成局部應(yīng)力，產(chǎn)生位錯(cuò)。對(duì)于熱導(dǎo)率較低的銻化銦晶體生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，使其銻化銦晶體生長(zhǎng)放肩調(diào)節(jié)難度增大。有兩種情況，第一種晶體會(huì)快速放肩，晶體直徑隨時(shí)間非線性快速增加，容易產(chǎn)生多晶和孿晶。第二種晶體很難放肩，使預(yù)放肩階段過(guò)長(zhǎng)，不利于晶體生長(zhǎng)，也浪費(fèi)原材料。有采用循環(huán)水冷卻降溫調(diào)節(jié)放肩角度，但循環(huán)的水量不易控制較難達(dá)到預(yù)想情況。理想狀態(tài)下，化料完成后，調(diào)節(jié)好引晶溫度，下籽晶與熔體進(jìn)行熔接，縮頸排除原生籽晶中的位錯(cuò)后再放肩。液相法生長(zhǎng)銻化銦單晶生長(zhǎng)過(guò)程中放肩時(shí)間長(zhǎng)，自身熱導(dǎo)率低的單晶材料，晶體的放肩角度的連續(xù)光滑不易維持。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服銻化銦材料自身缺陷，更好的朝著理想狀態(tài)下生長(zhǎng)，減少晶體缺陷，提高銻化銦晶體的質(zhì)量，本發(fā)明利用精確的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量的方法來(lái)使得銻化銦晶體放肩過(guò)程持續(xù)穩(wěn)定，放肩角度光滑連續(xù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種銻化銦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中放肩形貌的調(diào)節(jié)裝置，包括單晶爐裝置和爐外控制裝置，其特征在于：所述爐外控制裝置包括：氫氣流量計(jì)、氬氣流量計(jì)、上位機(jī)控制裝置、壓力變送器、控壓儀表、電控閥門(mén)、機(jī)械泵、分子泵前級(jí)閥、分子泵；所述氫氣流量計(jì)和氬氣流量計(jì)設(shè)置在單晶爐裝置的進(jìn)氣孔的氣管上；所述電控閥門(mén)與出氣孔通過(guò)氣管連接，所述機(jī)械泵通過(guò)氣管與電控閥門(mén)連接，分子泵安裝在爐體底部外側(cè)，分子泵通過(guò)分子泵前級(jí)閥用氣管與機(jī)械泵連接；所述壓力變送器的輸出端與所述控壓儀表、氬氣流量計(jì)、控壓儀表、籽晶旋轉(zhuǎn)電機(jī)、籽晶升降電機(jī)、坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)及坩堝升降電機(jī)連接；所述控壓儀表與壓力變送器通過(guò)導(dǎo)線連接；所述電控閥門(mén)與控壓儀表通過(guò)導(dǎo)線連接。

一種銻化銦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的放肩形貌的調(diào)節(jié)方法，其特征在于：調(diào)節(jié)方法包括以下步驟：

一、先將銻化銦多晶原料裝入石英坩堝中，將坩堝放置在坩堝支撐座內(nèi)；