[实用新型]一种高纯半导体单晶热等静压连接的装配结构

说明书

一种高纯半导体单晶热等静压连接的装配结构，属于半导体材料制备领域，具体涉及将多块小尺寸单晶通过热等静压方式制备成大尺寸单晶的装配结构。结构中包括包套和置于包套内部的晶块单元，所述包套由包套主体和包套上盖组成，所述包套主体或包套上盖上设置抽气孔，包套内表面设置包套保护层；所述晶块单元包括多个单晶块，单晶块间通过连接面组合，并使用夹具进行固定，外表面设置石英包裹层。采用本实用新型提供的装置，可以实现将小尺寸的单晶块连接制备成大尺寸的单晶，制备过程中，热等静压方式使得各单晶块之间各向受力一致，不必考虑位错、孪晶、多晶化等在传统单晶生长过程中需要注意的问题，设备简单，理论上可以制备任意尺寸的单晶。

技术领域

本实用新型属于半导体材料制备领域，具体涉及将多块小尺寸单晶通过热等静压方式制备成大尺寸单晶的装配结构。

背景技术

半导体材料广泛应用于在集成电路、通信系统、光伏发电等领域应用等领域，在半导体产业链处于核心环节。半导体单晶衬底在芯片的生产制造中起到关键性的作用。半导体单晶衬底的尺寸越大，所制备器件的成本就越低，单晶尺寸的增大是半导体行业发展的方向之一。

目前半导体尺寸增加主要是通过设备的增大、热场的增大来实现的，但是尺寸越大，制备成单晶的难度也越大。例如对于一些化合物半导体，像砷化镓、磷化铟等是在高压气氛下制备，增加了设备尺寸，因此热场对流会非常强烈，制备的难度和单晶成本会大幅增加。碳化硅主要通过物理气相沉积来制备，生长温度高，因此大尺寸设备的要求更高，晶体热场对称性变大。熔体法制备大尺寸单晶时，坩埚的尺寸也会相应的增加，为了建立温度梯度，坩埚边缘的温度也就越来越高，这会导致坩埚强度降低甚至不能承受高温而污染熔体。

热等静压已经广泛应用于粉末冶金、陶瓷高压烧结、铸件缩孔缺陷等领域，其主要通过金属或氧化硼、玻璃等包套在高温高压下压制材料。半导体单晶连接过程中的金属包套原子容易污染半导体材料，带来电学特性的变化，例如铁原子可以使得磷化铟转变为半绝缘。而液态包套的方法，容易使得液态物质进入连接界面处，导致夹杂物的形成，在降温过程中导致缺陷甚至半导体的断裂。

发明内容

本实用新型提出了一种新的思路，将多块小尺寸单晶，采用热等静压方法，以固态连接方式制备大尺寸高纯半导体单晶。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高纯半导体单晶热等静压连接的装配结构，结构中包括包套和置于包套内部的晶块单元，所述包套由包套主体和包套上盖组成，所述包套主体或包套上盖上设置抽气孔，包套主体和包套上盖的内表面设置包套保护层。

所述晶块单元包括多个单晶块，单晶块间通过连接面组合，根据单晶体组合的情况，并使用夹具和/或填充块进行固定，固定的单晶块组合的外表面设置石英包裹层。

采用本实用新型提供的装置，小块单晶切割后，选取物理特性整体将近或者分布相近且拼接面晶向精度较高的单晶块，连接面经处理后装配在一起，在热等静压炉体内中进行加热和压力处理，进而实现半导体单晶块之间的高精度、高均匀物理特性的界面固态连接，从而完成更大尺寸单晶的制备。

有益效果：1、可以实现将小尺寸的单晶块连接制备成大尺寸的单晶，2、制备过程中，热等静压方式使得各单晶块之间各向受力一致，不必考虑位错、孪晶、多晶化等在传统单晶生长过程中需要注意的问题，3、设备简单，4、理论上可以制备任意尺寸的单晶。

附图说明

图1是热等静压连接单晶块的装配实施例，

图2是热等静压连接单晶块的另一个装配实施例，

图3是但晶体拼接装配示意图，

图4是多块单晶体精密拼接装配示意图。