[发明专利]多元化合物半导体单晶的制备方法与生长装置

权利要求书

1.一种多元化合物半导体单晶的制备方法，以多元化合物多晶体粉末为原料，以石英坩埚(14)为生长容器，其特征在于依次包括以下工艺步骤：

①清洁坩埚

清洁坩埚是将坩埚内壁进行去除杂质的处理；

②装料并除气封结

将多元化合物多晶体粉末装入清洁后的坩埚内，然后在200℃～350℃下抽空除气，当坩埚内的气压降至10^-3～10^-4Pa时封结；

③晶体生长

A、将封结后的坩埚(14)放入单晶生长炉内，让坩埚尖部位于上炉加热器的控温热偶(4)之上3～5cm处，将上炉以2～3℃/min的速率升温至多元化合物熔点以上50℃～100℃，下炉以同样速率升温至多元化合物熔点以下、脱熔分解温度以上，辅助加热器的控制温度为多元化合物的熔点温度，保温24小时～36小时，

B、上述保温结束后，以10mm/h～15mm/h的速率下降坩埚尖部至辅助加热器的控温热偶(7)处，保温4小时～6小时后以0.2mm/h～0.5mm/h的速率下降坩埚开始晶体生长，经过2周～4周时间，让熔体全部移动通过固-液界面(15)；

④退火与冷却

完成单晶体生长后将坩埚下降至下炉等温区退火2天～4天，然后断电，让晶锭随炉冷却至室温后取出。

2.一种多元化合物半导体单晶生长装置，包括炉体(1)，其特征在于还包括各自独立加热控温的上炉加热器、辅助加热器和下炉加热器，上炉加热器和辅助加热器的发热体(2)(5)沿炉体的轴向自上而下依次安装在炉体上，下炉加热器的发热组装体(11)安装在下部升降机构(12)上，其主体伸入炉体并位于辅助加热器的发热体之下，

在辅助加热器的发热体分布区l₂，自下而上重叠安装了由下层导热环(9)、中层导热环(8)和上层保温隔热环(6)组成的复合保温隔热层，下层导热环(9)、中层导热环(8)和上层保温隔热环(6)的内径与多元化合物半导体单晶生长坩埚的外形尺寸相匹配，

辅助加热器的控温热偶(7)安装在上层保温隔热环(6)与中层导热环(8)之间，上炉加热器的控温热偶(4)安装在上炉加热器发热体的下端，下炉加热器的控温热偶(10)安装下炉加热器发热体的上端，上炉温度监测热偶(3)安装在上炉加热器发热体分布区l₁的中部。

3.根据权利要求2所述的多元化合物半导体单晶生长装置，其特征在于下层导热环(9)的外径大于中层导热环(8)和上层保温隔热环(6)的外径，且下层导热环(9)与炉体的保温隔热层相接。

4.根据权利要求2或3所述的多元化合物半导体单晶生长装置，其特征在于上层保温隔热环(6)由保温隔热棉制作，中层导热环(8)由刚玉制作，下层导热环(9)由水泥石棉板制作。

5.根据权利要求2或3所述的多元化合物半导体单晶生长装置，其特征在于辅助加热器的发热体分布区l₂的长度为8cm～12cm。

6.根据权利要求4所述的多元化合物半导体单晶生长装置，其特征在于辅助加热器的发热体分布区l₂的长度为8cm～12cm。