[实用新型]一种用于InP晶体生长的坩埚

说明书

本实用新型公开了一种用于InP晶体生长的坩埚，包括第一坩埚、坩埚帽和第二坩埚；第一坩埚为从上往下依次由第一体部、第一肩部和第一籽晶腔组成的开口向上的中空石英管；第二坩埚为从上往下依次由第二体部、第二肩部、缩颈腔和第二籽晶腔组成的上下两端均开口的中空PBN陶瓷坩埚；第二坩埚位于第一坩埚内侧，且第二体部位于第一体部内侧，第二肩部位于第一肩部内侧，缩颈腔和第二籽晶腔位于第一籽晶腔内侧；坩埚帽为半球形石英帽，坩埚帽外径不小于第二坩埚外径；坩埚帽开口向下地位于第一坩埚内，且位于第二坩埚的上方，坩埚帽与第二坩埚之间留有间隔。本实用新型大幅降低了InP晶体中的位错密度，提高了成晶率。

技术领域

本实用新型涉及一种用于InP晶体生长的坩埚，属于晶体生长技术领域。

背景技术

第五代移动通信技术(5G)的发展对于光通讯器件及模块提出了新的要求,也带动了相应光通讯器件和模块的单晶原材料InP的发展。

目前InP市场高品质的单晶材料主要使用垂直梯度凝固(VGF)工艺进行生长，因为高温熔体与籽晶熔接时存在很大的热冲击，会在籽晶位置产生大量的晶格缺陷，同时籽晶内部本身存在的晶格缺陷也会随着生长向晶体中增殖，造成单晶材料位错密度高，大量的晶格缺陷还容易在籽晶处生长出孪晶，成晶率低。

VGF生长工艺过程中需要使用到PBN陶瓷坩埚和石英坩埚，PBN陶瓷坩埚沿坩埚壁的方向热导率为0.25cal/cm·s·℃，而垂直坩埚壁方向的热导率为0.004cal/cm·s·℃，约为坩埚壁方向热导率的1/60。当PBN坩埚和石英坩埚两者的形状相似，贴合紧密时，大量的热流通过PBN坩埚壁和石英坩埚导走，产生了较大的径向热流，从而导致晶体生长界面呈现凹向熔体形状，凹形生长界面与理想的平面生长界面不符，容易在生长界面边缘出现热应力集中，产生细小孪晶。凹形的生长界面同一水平面因生长时间不一致还将导致 InP衬底杂质浓度呈同心圆分布，均匀性差。

发明内容

本实用新型提供一种用于InP晶体生长的坩埚，改进了PBN坩埚的结构，并使用与之配套的制备方法，降低了晶体生长初期热冲击产生和籽晶内部晶格缺陷造成的晶体位错密度和孪晶率，改善了生长界面形状，提高了晶体均匀性和成晶率，降低了位错密度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于InP晶体生长的坩埚，包括第一坩埚、坩埚帽和第二坩埚；

第一坩埚为从上往下依次由第一体部、第一肩部和第一籽晶腔组成的一体成型的开口向上的中空石英管；

第二坩埚为PBN坩埚，第二坩埚为从上往下依次由第二体部、第二肩部、缩颈腔和第二籽晶腔组成的上下两端均开口的中空PBN陶瓷坩埚；

第二坩埚位于第一坩埚内侧，且第二体部位于第一体部内侧，第二肩部位于第一肩部内侧，缩颈腔和第二籽晶腔位于第一籽晶腔内侧，第二体部的长度小于第一体部的长度；

坩埚帽为顶部半球形、且开口向下的石英帽，坩埚帽外径不小于第二坩埚外径、且略小于第一坩埚内径；坩埚帽开口向下地位于第一坩埚内，且坩埚帽位于第二坩埚的上方，坩埚帽与第二坩埚之间留有间隔。

利用上述用于InP晶体生长的坩埚生长InP晶体的方法，包括顺序相接的如下步骤：