[发明专利]基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法

说明书

基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，涉及一种VB法与VGF法结合砷化铟晶体生长装置、装料方法以及晶体生长工艺。所述的生长装置，由加热炉体、热场系统、支撑系统、容器系统和坩埚下降装置组成，所述生长方法，包括装料、装炉、化料、接籽晶、放肩、等径生长、冷却退火步骤。所述的装料容器分为上坩埚、下坩埚和石英安瓿瓶，利用锥形料、圆饼料和梯型料合理的搭配设计，不但能使装料结构稳定、还有助于高温时很好的化料，可以有效提高成晶率31%，通过砷化铟多晶的合成、装料、单晶生长获得籽晶胚、籽晶胚加工获得籽晶，再进行单晶生长，最终生长远低于LEC生长的低位错的砷化铟单晶。

技术领域

本发明属于化合物半导体晶体生长领域，特别是一种VB法与VGF法结合生长砷化铟单晶的生长装置、装料工艺及晶体生长方法。

背景技术

砷化铟(InAs)具有较高的电子迁移率和迁移比值(μe/μh＝70),是超长波长激光器和探测器的一种理想衬底材料。

砷化铟的熔点942℃，离解压0.33atm，由于熔点和离解压低，目前砷化铟单晶主要采用的生长方法是LEC法，即液封直拉法。这种方法的主要缺点是设备成本较高、生长的晶体应力大、位错密度高、熔体表面的浮渣很容易引起孪生、成晶率只有33％左右，所以不利于生长大尺寸、低位错的晶体。

发明内容

本发明的目的是提供一种VB法与VGF法结合的砷化铟生长装置、装料工艺、籽晶的获取方法和单晶生长工艺。

基于VB法与VGF法结合的砷化铟单晶生长方法，包括装料、装炉、化料、接籽晶、放肩、等径生长、冷却退火步骤，其特征在于：

所述的装料具体是：

PBN下坩埚装料首先将第一锥形料放入PBN下坩埚底部，然后放入2块搭桥梯形料组合成圆柱搭桥结构，然后在搭桥结构的两侧分别放入砷颗粒和三氧化二硼，然后再将圆饼料放在搭桥上面，最后将标准梯形料放在圆饼料上面；

PBN上坩埚的装料首先将第二锥形料放入PBN上坩埚底部，再往上放圆饼料，再将标准梯形料的大面朝下对垒在圆饼料上面，2块标准梯形料料按圆柱的形状对垒在标准梯形料上，旁边再放2块标准梯形料；

所述的等径生长过程中，坩埚下降速度为1.2mm/h进行等径生长收尾。

进一步的，所述的化料分两个阶段，具体是：

第一阶段为升温初步化上坩埚的料：设置各温区的加热温度，第一加热区为860℃、第二加热区为940℃、第三加热区为1029℃、第四加热区为1029℃、第五加热区为1019℃、第六加热区为1019℃；

第二阶段整体化料，加热升温使第一加热区为860℃、第二加热区为988℃、第三加热区为1000℃、第四加热区为1000℃、第五区为1006℃、第六区为1006℃。

进一步的，测温热电偶采用R型热电偶。

本发明采用VB法与VGF法结合的砷化铟晶体生长，不但能生长超低位错的晶体，而且单晶率高、载流子浓度和迁移率等电学参数均匀性远优于LEC法、生长设备简单等大大提高了生长效益。

附图说明

图1是本发明的VB法与VGF法结合快速生长砷化铟单晶的生长装置结构示意图。

图2是本发明的PBN下坩埚装料示意图。

图3是本发明的PBN上坩埚装料示意图。