[發明專利]一種磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置及磷化銦單晶生長的方法

在審

• 申請號: 202110327313.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112899785A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 柯尊斌;喬印彬;羅福敏;王卿偉
• 申請（專利權）人: 中鍺科技有限公司
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B11/00;C30B27/00
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 李建芳

1.一種磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：包括VGF生長爐、氣體儲罐、高壓氣泵和氣體加熱套；VGF生長爐包括高壓腔，高壓腔的頂部設有上蓋、底部設有下蓋，高壓腔內側設有筒狀的加熱器，上蓋上設有與加熱器相通的出氣管路，下蓋上設有與加熱器相通的進氣管路；上蓋上的出氣管路通過第一管路與氣體儲罐的進氣口連通，氣體儲罐的出氣口通過第二管路與高壓氣泵的進氣口連通，高壓氣泵的出氣口通過第三管路與氣體加熱套的進氣口連通，氣體加熱套的出氣口通過第四管路與下蓋上的進氣管路連通。

2.如權利要求1所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：上蓋上的出氣管路分支為兩路，一路與第一管路連通、另一路上設有第一閥門；第一管路上設有第二閥門；下蓋上的進氣管路分支為兩路，一路與第四管路連通、另一路上設有第三閥門；第四管路上設有第四閥門。

3.如權利要求2所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：第一管路上設有第一流量計，第四管路上設有第二流量計。

4.如權利要求3所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：第一流量計設在第二閥門的上游；第二流量計設在第四閥門的下游。

5.如權利要求4所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門均為針型閥

6.如權利要求1-5任意一項所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：加熱器內從下到上依次分割為第一溫區、第二溫區、第三溫區和第四溫區。

7.如權利要求1-5任意一項所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：氣體儲罐為不銹鋼高壓氣罐。

8.如權利要求1-5任意一項所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，其特征在于：氣體加熱套內的輸送管路為盤管。

9.利用權利要求1-8任意一項所述的磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置生長磷化銦單晶的方法，其特征在于：包括順序相接的如下步驟：

1)裝料：先把籽晶裝入氮化硼坩堝底部的籽晶槽內，再把磷化銦多晶料、密封劑和摻雜劑放入氮化硼坩堝內，再將坩堝放入到石英管內，并用氫氧焊將石英管封住，同時要確保石英管內屬于真空狀態；

2)通氮氣：將密封好的石英管放入加熱器內，再將加熱器放入到壓力腔內，蓋上上蓋和下蓋，開啟高壓氣泵，氮氣從氣體儲罐流出，依次經高壓氣泵和氣體加熱套后，進入加熱器，再從加熱器流出回到氣體儲罐，并按照前述路徑形成熱氮氣氣流的持續循環，控制氮氣進、出加熱器的流量均為0.2±0.05m³/h，控制氮氣進入加熱器的溫度為800-900℃，控制加熱器內的壓力維持在27.5±1atm；氮氣形成穩定循環后，加熱器開始加熱，并持續氮氣循環，同時始終將加熱器內的壓力維持在27.5±1atm；

3)晶體生長：從籽晶開始緩慢降低溫度，使單晶從籽晶開始緩慢的生長，直到結束，生長過程中，熱氮氣氣流持續循環，直到晶體生長完全結束后，停止氮氣循環，開始降溫，待晶體溫度降至700℃后，把加熱器內的氮氣排出，晶體生長完成，關閉加熱電源停爐。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于：步驟2)中，第一溫區的溫度控制為1078±5℃，第二溫區的溫度控制為1085±5℃，第三溫區的溫度控制為1089±5℃，第四溫區的溫度控制為1089±5℃；步驟3)中，從籽晶開始緩慢降低溫度，降溫消耗時間100±10小時，第一溫區溫度由1078±5℃降至750±5℃；第二溫區的溫度由1085±5℃降至920±5℃，第三溫區溫度由1089±5℃降至1030±5℃，第四溫區溫度由1089±5℃降至1060±5℃。