[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202110327313.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112899785A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 李建芳

本發(fā)明公開了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，恒壓恒流保護氣裝置，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(nèi)側(cè)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。上述裝置，可實現(xiàn)氮氣熱氣流的穩(wěn)定單向流動，避免了爐內(nèi)氣體對流，大大提高了成晶率，達到45.3％以上。

技術領域

本發(fā)明涉及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，屬于單晶生長的技術領域。

背景技術

磷化銦單晶生長方法有LEC直拉法、VGF法等。LEC直拉法由于設備昂貴，技術不成熟，目前沒有規(guī)?；a(chǎn)，只有研究所等在進行試驗研究。VGF法設備簡單，技術成熟，是目前主要采用的生產(chǎn)工藝。

磷化銦單晶VGF法生長單晶是把先把籽晶裝入氮化硼坩堝底部的籽晶槽內(nèi)，再把磷化銦多晶料、密封劑、摻雜劑等放入氮化硼坩堝內(nèi)，然后把裝好料的坩堝放入石英管內(nèi)，再把石英管燒制密封好。然后把密封好的石英管放入加熱器內(nèi)，使磷化銦多晶先融化再從籽晶處緩慢生長成固體單晶，生長過程需要在高壓下完成，在高壓下，由于氣體的對流，會出現(xiàn)孿晶、空位、晶體滑移等現(xiàn)象，造成產(chǎn)品不合格，導致晶體的成晶率不到30％甚至更低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供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，解決了在高壓下，氣體的對流問題，提高了成晶率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種磷化銦單晶生長的恒壓恒流保護氣裝置，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(nèi)側(cè)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。

上述裝置形成熱氮氣氣流從VGF生長爐到氣體儲罐，再經(jīng)高壓氣泵和氣體加熱套后循環(huán)進入VGF生長爐的循環(huán)，使熱氮氣氣流在VGF生長爐內(nèi)形成定向流動，避免了氣體的對流，進而提高了成晶率。

上述氣體加熱套用于氮氣的加熱，使氮氣始終以特定的溫度進入VGF生長爐，以避免因氮氣循環(huán)對加熱器內(nèi)溫度形成沖擊。磷化銦單晶生長VGF法主要解決的問題就是溫場的穩(wěn)定性，只有穩(wěn)定的溫場和合理的溫度梯度才能保證生長出合格的單晶，晶體生長區(qū)既要保證溫場波動小，又要有合適的降溫梯度，本申請通過熱氮氣氣流以特定的速度循環(huán)，徹底避免了加熱器內(nèi)氣體的對流，有助于形成更加穩(wěn)定的溫場和更加穩(wěn)定的溫度梯度，有利于單晶生長。

本申請各管路均用耐壓管路。

為了便于控制和調(diào)整，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。

為了便于加熱器進出氮氣流量的計量，第一管路上設有第一流量計，第四管路上設有第二流量計。

為了提高計量的準確性，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。從上游到下游的方向，也即氣體的流動方向。

為了便于使用和控制，第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門均為針型閥。