[实用新型]一种VGF、VB法单晶生长所用的非匀厚p-BN坩埚

说明书

技术领域

 本实用新型属于单晶生长技术领域，特别涉及一种VGF、VB法单晶生长技术所用的非匀厚p-BN坩埚。

背景技术

VB、VGF法单晶生长技术是近些年来发展起来的，具有以下优点：①工艺简单，重复性好，②不需要等径控制装置，晶体的形状完全由坩埚的外形决定，③晶体利用率高，④晶体热应力小，缺陷少，晶格完整性好，可生长高质量的晶体。为满足高质量晶体的生长条件，减少晶体中的位错及其他缺陷，需使晶体在生长过程中保持较低的温度梯度、平坦的固—液界面形状，以减小晶体生长中的热应力，提高成晶率。

p-BN坩埚作为VB/VGF法单晶生长工艺的容器，主要用于砷化镓等化合物半导体的单晶生长上，提供了单晶生长的环境。热解氮化硼（p-BN）是特种陶瓷材料，具有以下特点：①材料无毒、没有孔隙、容易加工，可做成各种形状；②纯度高达99.99％，表面致密，气密性好；③耐高温，强度随温度升高，2200℃达到最大值；④耐酸、碱、盐及有机试剂，高温与绝大多数熔融金属、半导体等材料不湿润、不反应；⑤抗热震性好，热导性好，热膨胀系数低；⑥ 在力学、热学、电学等等性能上有着明显的各向异性。但p-BN坩埚有其自身的缺点：

1） p-BN 坩埚热导率较大的各向异性，（沿埚壁方向的热导率                                                = 62. 7W· (m·K ) ^-1；垂直于埚壁方向的热导率= 2. 0 W· (m·K ) ^-1），使得晶体边缘的热量沿埚壁被迅速导走，而坩埚侧向流入生长界面的热流量不足，其结果是三相点处(晶体、熔体、埚壁)的热平衡被破坏， 固—液界面上翘，附近区域晶体和熔体中的轴向温度梯度减小，其径向温度梯度增大；边缘热应力较大，容易导致孪晶和位错的产生，降低晶体质量。在晶体生长理论中， 将上述这种现象称为“边界效应”。

2）随着生长速率的增加，坩埚中沿埚壁方向的温度梯度也逐渐增大， “边界效应”更加明显，更易在埚壁产生孪晶和多晶，增加了晶体生长的成本。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种VGF、VB法单晶生长所用的非匀厚p-BN坩埚，对p-BN坩埚壳体厚度进行有效设计，弥补p-BN坩埚自身热导率的各向异性，优化单晶生长的热场条件，保证良好的固—液界面形状，减少热应力及多晶的产生，提高单晶生长效率。降低了晶体生长的成本，避免产生“边界效应”。

本实用新型的技术方案是：VGF、VB法单晶生长所用的非匀厚p-BN坩埚包括等径部分，等径部分上口壁厚为1.02～1.05mm，等径部分内壁与轴线的夹角为1°，等径部分下方为放肩部分，放肩部分的壁厚为0.62～0.65mm，等径部分与放肩部分平滑过渡，放肩部分下方为籽晶槽，籽晶槽与放肩部分平滑过渡，籽晶槽的厚度为0.54～0.55mm。

本实用新型具有如下的有益效果：这种VGF、VB法单晶生长技术所用的非匀厚p-BN坩埚，弥补p-BN坩埚自身热导率的各向异性的不足，减少晶体边缘的热量沿埚壁的导出，降低附近区域的径向温度梯度；减少孪晶和位错的产生几率，提高晶体质量。通过放肩部分的减薄设计，有效减少放肩生长过程中热量沿埚壁的导出，增大热量的轴向导出，有效改善晶体生长效率，降低成本。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是固液界面的平坦界面形状示意图。

附图3是固液界面的凹界面形状示意图。

附图4是固液界面的凸界面形状示意图。

附图5是固液界面的非平稳界面形状示意图。

图中1，等径部分；2，放肩部份；3，籽晶槽；4，平坦界面；5，凹界面；6，凸界面；7，非平稳界面。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：