[发明专利]水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法

说明书

本发明涉及水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法，包括：将封装好砷化镓多晶料的石英管装入水平单晶炉加热体，接种籽晶；当晶体由高温区生长至距界面区第一固定距离时，以0.5‑3.0℃/h的降温速率降低界面区温度，并以特定速率移动水平单晶炉加热体；当晶体的生长界面距界面区第二固定距离时，停止移动水平单晶炉加热体；继续以1‑8℃/h的降温速率对界面区继续降温，将晶体生长界面回调至距界面区的第一固定距离处；循环重复上述步骤，直至晶体生长长度达到标准长度。本发明的放肩方法可有效降低放肩时晶体生长出现孪晶、夹晶和花晶情况几率，提高单晶生长放肩成功率，从而大幅提高单晶生长成品率和生产效率。

技术领域

本发明涉及一种水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法。

背景技术

砷化镓是一种重要的半导体材料。属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。

主流的工业化砷化镓生长工艺包括：直拉法(Cz法)、水平布里其曼法(HB)、垂直布里其曼法(VB法)以及垂直梯度凝固法(VGF法)等。

水平布里其曼法(简称水平法)生长砷化稼单晶拉制过程放肩时如果条件不合适，如生长区温度降的过快导致出现剧烈波动或温度降的过慢结晶潜热不能充分释放、加热体移动速度过快或过慢导致晶体生长界面相对于加热体相对位置变动巨大等情况产生，导致晶体生长长出孪晶、夹晶和花晶等问题产生，需要倒车重新放肩，造成大量的时间、人力和物力浪费，甚至导致本炉次晶体生长失败，给生产带来巨大损失。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法。

水平法砷化镓单晶拉制过程中的放肩方法，该放肩方法在水平单晶炉加热体中实现，水平单晶炉加热体包括沿水平方向设置的十二个加热区段，十二个加热区段依次编号为Ι～XII，其中Ι～VI区为各区温度依次升高的高温区，VII区为界面区，VIII～XII区为温度各区温度依次降低的低温区，放肩方法包括以下步骤：

S1：将封装好砷化镓多晶料的石英管装入水平单晶炉加热体，降温进行接籽晶。

S2：当晶体由高温区生长至挨近VII区，且生长界面距VII区第一固定距离时，以第一降温速率降低VII区温度，并以特定速率移动水平单晶炉加热体。

S3：直至晶体的生长界面进一步挨近VII区，并距VII区第二固定距离时，停止移动水平单晶炉加热体。

S4：继续以第二降温速率对VII区继续降温，将晶体生长界面回调至挨近VII区的第一固定距离。

S5：循环重复步骤S2～S4，直至晶体生长长度达到标准长度。

其中，第一降温速率为0.5-3.0℃/h，第二降温速率为1-8℃/h。

其中，第一固定距离为25～50mm，第二固定距离为10-25mm。

其中，特定速率为1-5mm/h。

其中，步骤S4中：继续降温幅度为1-5℃。

其中，步骤S5中：标准长度为70-90mm。

其中，VII区的温度范围为1225～1240℃，高温区的温度范围为1190～1240℃，低温区的温度为1180～1225℃。

在籽晶熔接初始阶段需要较小的过冷度，因此需要对其进行降温，而随着晶体放肩生长，有结晶潜热释放，这时需要继续降温，达到单晶生长合适的过冷度。在这两个过程中，如果选择错误的降温速率，极有可能导致晶变。同时，由于界面位置的选择与晶体生长过程中的各个温度梯度直接相关，因此界面位置的选择不当也会引起晶变。