[发明专利]晶体生长装置及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及III-V族、II-VI族以及相关的单晶化合物的生长的系统和方法，尤其涉及用于生长这种具有减少的体嵌晶(body lineage)的化合物的系统和方法。

背景技术

电子和光电器件制造商通常需要可商业化生长的、大面积且均匀的单个半导体晶体，其经过切片及抛光后，能够作为制造微电子器件的基片。半导体晶体的生长包括将多晶原材料加热至熔点(通常超过1200℃)以形成多晶原材料的熔体，使熔体与高质量的籽晶接触，从而使得熔体在与籽晶接触时发生结晶。熔体的结晶形成沿垂直轴向的基本为圆柱状的晶体(晶锭)，且籽晶位于多晶原材料之下。形成半导体晶体所需的设备包括晶体生长炉、安瓿、坩埚以及坩埚架。坩埚还有一较低且窄的部分，称为籽井(seed well)。

在常规晶体生长工艺和晶体生长设备中均存在缺陷。例如已知的晶体生长工艺会形成具有体嵌晶缺陷的晶体，其缩短了采用常规晶体生长工艺所生长出晶体的可用总长度。生长晶体总长度的降低导致产量更低。因此，需要一种能够克服诸如上述这些已知系统的缺陷的晶体生长装置及方法。

发明内容

与本发明相一致的单晶化合物生长的系统和方法。

在一个示例性的实施例中，提供了一种方法，所述方法包括将装有原材料的安瓿放入具有加热源的炉中，采用垂直梯度凝固工艺生长晶体，其中所述结晶温度梯度相对于所述晶体或炉移动，从而熔化所述原材料并转化成单晶化合物，以及采用垂直布里奇曼法在坩埚上生长晶体，其中所述安瓿/加热源可以进行相对移动，以继续熔化所述原材料并转化成单晶化合物。

应该理解，前述的概括描述和以下的具体描述仅为示例及说明性的，而非对本发明的限制性。除了在此所描述的，还可以提供进一步特征和/或变化。例如本发明可以用于具有已公开特征的多种组合物及次组合物，和/或一些具有在以下具体描述中所公开的进一步特征的组合物及次组合物。

附图说明

作为说明书的一部分，附图示意说明本发明的多种实现方式以及多个方面，并与说明书一起共同对本发明的基本原理进行解释。在图中：

图1为与本发明某些特征相一致的示例性的晶体生长装置20的截面图；

图2示例说明与本发明某些特征相一致的具有体嵌晶的晶锭；

图3示例说明与本发明某些特征相一致的使用垂直梯度凝固(VGF)以及垂直布里奇曼法(VB)工艺步骤的晶体生长方法；以及

图4示例说明与本发明某些特征相一致的图1所示晶体生长炉的使用方法。

具体实施方式

以下参考附图所示的例子，对本发明进行详细阐述。在以下描述中所提到的实施例不代表所有与要求保护的发明相符的实施例。相反地，它们仅是一些在某些方面与本发明相符的例子。无论在何种情况下，在所有附图中使用相同的附图标记代表相同或类似的部件。

该装置及方法尤其适用于砷化镓(GaAs)晶体生长，本文将在此上下文中对这种装置及方法进行描述。然而应该理解，该装置及方法还可以用于制造其他III-V族、II-VI族以及相关的单晶化合物，因此其还有更广泛的用途。