[发明专利]一种应用于垂直温度梯度法或垂直布里奇曼法生长砷化镓单晶生长的原料腐蚀设备系统

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是垂直温度梯度法(VGF)或垂直布里奇曼法(VB)生长GaAs单晶时原料的腐蚀设备。

背景技术

III-V族化合物半导体材料是半导体材料的重要组成部分，其中GaAs作为发展超高速集成电路，微波单片电路，光电子器件及其光电集成的基础材料受到了广泛的重视。尤其是垂直温度梯度法(VGF)或垂直布里奇曼法(VB)能生长大直径、低位错、低热应力、高质量的GaAs单晶，其应用前景非常广泛，可用于制造LED，LD，GaAs IC。

然而，由于垂直温度梯度法(VGF)或垂直布里奇曼法(VB)生长晶体时的不可视性，熔体中的浮渣也没有办法清除，所以为了提高单晶的成晶率，必须对晶体生长的原料进行充分且均匀的腐蚀，以免浮渣的产生，从而影响晶体生长中的成晶。一般的原料腐蚀过程如图1所示。

垂直温度梯度法(VGF)或垂直布里奇曼法(VB)生长晶体时所用原料为水平法(HB)合成的GaAs D型块，放进腐蚀盒后会有一面与底接触，导致腐蚀不到，即使通过不停的翻动，也会造成腐蚀不均匀，形成原料的一部分区域腐蚀不充分，一部分区域因腐蚀过量致使化学计量比偏离，这两种情况均影响晶体生长过程中的成晶。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于垂直温度梯度法或垂直布里奇曼法生长砷化镓单晶尘长的原料腐蚀设备系统，该系统操作工艺简单，原料腐蚀干净均匀，满足垂直温度梯度法(VGF)或垂直布里奇曼法(VB)生长晶体时对原料清洁度及化学计量比的需要。

为达到上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：

这种应用于VGF/VB法GaAs单晶生长的原料腐蚀设备系统，它包括：纯水洗涤用槽及电阻加热设备；带排风系统的工作台；腐蚀原料盒，盒内置有固定装置，固定装置上置有原料移动手柄；以及烘干炉，所述的固定装置为网栅式，网栅内置待腐蚀GaAs原料。

纯水系统与电阻加热设备相联，为原料腐蚀后冲洗提供沸腾的纯水。原料腐蚀以及腐蚀后的清洗在带排风系统的工作台上进行。

腐蚀原料盒由盒体及盒盖组成，盒盖保护腐蚀好的原料在运输过程中免受玷污。腐蚀原料盒、原料固定装置和原料移动手柄均由耐酸耐较高温度(＜120℃)的聚丙烯材料制作而成。

原料固定装置是由聚丙烯材料制作的网格，原料用最小的接触面与原料腐蚀盒底接触，放在格子里而不倒，从而保证原料与腐蚀液具有最大的接触面积。下部有腿支撑，使得格子底与原料腐蚀盒底之间有一定的空隙，腐蚀液可自由进出。其上部有两个端口，可以插上原料移动棒。原料移动棒对原料固定装置的晃动，使得在静止状态时不能接触到腐蚀液的部分也能够接触到腐蚀液，从而使原料得到完整全面且均匀的腐蚀。

本发明的优点是：使得在腐蚀原料时，原料容易装进容器，且容易固定，腐蚀过程中可以对原料进行翻动，使得腐蚀原料时能够干净且均匀，满足了生长单晶时对原料清洁度及化学计量比的需要。

附图说明：

图1常规腐蚀示意图

图2原料移动棒

图3腐蚀原料盒盒盖

图4腐蚀原料盒，

图5原料固定装置图

具体实施方式

图1、图2、图3、图4、图5中，2为原料移动手柄，它的一端有一插孔2-1；3为腐蚀原料盒盒盖，用于清洗后盖住原料腐蚀盒4；4为腐蚀原料盒；5为原料固定装置，5-1为原料固定装置的小支腿，小支腿可用聚丙烯制作；6为带10～15度锥角小聚丙烯联接柱，可插入原料移动手柄2的插孔2-1。

操作方法：首先把HB法合成的D型原料切割成25mm左右的D型原料片，然后进行超声波清洗，去除表面的油污。原料经超声波清洗后，固定在原料固定装置5的网格里，放进原料腐蚀盒4，打开排风系统，把腐蚀原料盒4放到工作台上，倒进按规定比例配置的腐蚀液进行腐蚀操作。为保证原料能够全部腐蚀到且腐蚀的均匀，在腐蚀操作过程中，把原料移动手柄插上原料固定装置的聚丙烯联接柱6上，即可对原料进行不断的移动。这样就可以使原料的所有部分都能够得到腐蚀，并尽可能保证了腐蚀程度的均匀。腐蚀规定的时间后，原料已经被充分腐蚀，满足VGF/VB法生长单晶的需求，就用热纯水对其进行充分的冲洗，待把腐蚀液全部冲洗干净后，原料腐蚀完成，盖上腐蚀原料盒盒盖3，把原料腐蚀盒及原料一起放进烘干炉中烘干，以备VGF/VB法生长单晶的使用。