[实用新型]水平砷化镓单晶生长用籽晶腔及包括该籽晶腔的石英舟

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种晶体生长装置，特别是一种水平砷化镓单晶生长用籽晶腔及包括该籽晶腔的石英舟。

背景技术

水平砷化镓单晶以其位错密度低、杂质分布均匀而著称。生长水平砷化镓单晶主要使用布里奇曼法（简称HB法），在化合物半导体领域应用十分广泛。

HB法首先将多晶料称重后放入石英舟内，加入一定量的掺杂剂（如Si，Cu，Zn等等），再将石英舟放入柱形的石英管内，抽真空封管，然后放入水平单晶炉内用定向区熔法生长单晶。如图1所示，HB法用的石英舟构成有以下几部分：籽晶腔部分1、放肩部分2、等径部分3以及舟尾部分4。现有的籽晶腔有矩形、方形、半圆形等形状。关于籽晶的熔接过程，如图2所示：对于方形籽晶腔内的单晶生长，长度为35mm的籽晶熔融掉10mm，籽晶腔部分1内生长10mm，然后放肩部分2生长65mm，从而完成放肩。

单晶位错密度高低是单晶生长质量的一个重要指标。砷化镓单晶生长过程中引入位错的原因与Si大致相同，但也有其特殊性，其中最突出的特点就是由应力引入位错，如发生粘舟现象会产生大量位错。因此，而如何能够进一步有效降低单晶头部位错密度，成为业界研究的重点和方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水平砷化镓单晶生长用籽晶腔及包括该籽晶腔的石英舟，其能够明显降低水平砷化镓单晶头部位错密度，提高晶体质量。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种水平砷化镓单晶生长用籽晶腔，具有头部和尾部，且该头部至该尾部逐渐加宽，而使该籽晶腔腔体的水平截面呈梯形。

所述头部宽度为15～25mm，所述尾部宽度为25～35mm，且该头部至该尾部长度为35mm，所述籽晶腔腔体深度为8～12mm。

一种石英舟，依次包括所述的籽晶腔，以及放肩部分、等径部分、舟尾部分。

本实用新型的有益效果是：在水平砷化镓单晶的生长过程中，使用本实用新型，可以延长放肩过程，进而可以有效降低单晶头部位错密度，提高晶体质量。

附图说明

图1是现有石英舟的结构示意图。

图2是现有方形籽晶腔的俯视图。

图3是本实用新型梯形籽晶腔的俯视图。

图4是本实用新型梯形籽晶腔的侧视图。

具体实施方式

以下将以具体实施例结合附图来说明本实用新型的结构和所欲达到的技术效果，但所选用的实施例仅用于说明解释，并非用以限制本实用新型的范围。

如图3、图4所示，本实用新型提供一种水平砷化镓单晶生长用籽晶腔，其腔体的水平截面呈梯形，与石英舟的放肩部分连通。该籽晶腔具有头部11和尾部12，且该头部11至该尾部12的宽度逐渐加宽，对应使用相同形状的梯形籽晶。本实用新型籽晶腔的尺寸可以为：头部11宽度15～25mm（梯形上底），尾部12宽度25～35mm（梯形下底），头部11到尾部12长度35mm（梯形高），该籽晶腔的腔体深度8～12mm（梯形厚度）。

根据上述结构，本实用新型还提供一种石英舟，依次包括上述梯形籽晶腔以及放肩部分2、等径部分3、舟尾部分（图未示），用于水平砷化镓单晶生长，相较于现有常用的石英舟，能够明显降低水平砷化镓单晶头部位错密度。

在籽晶的熔接过程中，以长度为35mm的籽晶为例，梯形籽晶腔内的籽晶，熔融掉10mm后，因梯形籽晶腔的放肩部分和籽晶腔是整体，即熔融了多少籽晶就增加了多少放肩距离，所以放肩长度增长为75mm。而现有方形籽晶腔的放肩部分是固定的，即65mm。放肩距离的增加有助于排除头部位错堆密度，进而降低头部位错。

综上所述，在水平砷化镓单晶的生长过程中，使用本实用新型，可以延长放肩过程，进而可以有效降低单晶头部位错密度，提高晶体质量。

需要指出的是，上述实施方式仅仅是可能的实施例，是为了清楚地理解本实用新型的原理而提出的。可以在不背离本实用新型原理和范围的情况下对上述本实用新型的实施方式进行许多变化和修改。所有这些修改和变化都包括在本实用新型揭示的范围中，并且受到所附权利要求的保护。