專利名稱：晶體生長(zhǎng)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及in-v族、n-vi族以及相關(guān)的單晶化合物的生長(zhǎng)的系
統(tǒng)和方法，尤其涉及用于生長(zhǎng)這種具有減少的體嵌晶(body lineage)的化合 物的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電子和光電器件制造商通常需要可商業(yè)化生長(zhǎng)的、大面積且均勻的單 個(gè)半導(dǎo)體晶體，其經(jīng)過切片及拋光后，能夠作為制造樣i電子器件的基片。 半導(dǎo)體晶體的生長(zhǎng)包括將多晶原材料加熱至熔點(diǎn)(通常超過1200°C )以形 成多晶原材料的熔體，使熔體與高質(zhì)量的籽晶接觸，從而使得熔體在與籽 晶接觸時(shí)發(fā)生結(jié)晶。熔體的結(jié)晶形成沿垂直軸向的基本為圓柱狀的晶體 (晶錠)，且籽晶位于多晶原材料之下。形成半導(dǎo)體晶體所需的設(shè)備包括 晶體生長(zhǎng)爐、安瓿、坩堝以及坩堝架。坩堝還有一較低且窄的部分，稱為 籽井(seed well )。
在常規(guī)晶體生長(zhǎng)工藝和晶體生長(zhǎng)設(shè)備中均存在缺陷。例如已知的晶體 生長(zhǎng)工藝會(huì)形成具有體嵌晶缺陷的晶體，其縮短了采用常規(guī)晶體生長(zhǎng)工藝 所生長(zhǎng)出晶體的可用總長(zhǎng)度。生長(zhǎng)晶體總長(zhǎng)度的降低導(dǎo)致產(chǎn)量更低。因此， 需要一種能夠克服諸如上述這些已知系統(tǒng)的缺陷的晶體生長(zhǎng)裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
與本發(fā)明相一致的單晶化合物生長(zhǎng)的系統(tǒng)和方法。
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，提供了一種方法，所述方法包括將裝有原材料 的安^i認(rèn)具有加熱源的爐中，采用垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng)晶體，其中所述結(jié) 曰曰曰溫度梯度相對(duì)于所述晶體或爐移動(dòng)，從而熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合
物，以及采用垂直布里奇曼法在坩堝上生長(zhǎng)晶體，其中所述安i^y加熱源可以 進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以繼續(xù)熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物。
應(yīng)該理解，前述的扭克括描述和以下的具體描述僅為示例及說明性的， 而非對(duì)本發(fā)明的限制性。除了在此所描述的，還可以提供進(jìn)一步特征和/或變化。例如本發(fā)明可以用于具有已公開特征的多種組合物及次組合物，
和/或一些具有在以下具體描述中所7>開的進(jìn)一步特征的組合物及次組合物。


作為說明書的一部分，附圖示意說明本發(fā)明的多種實(shí)現(xiàn)方式以及多個(gè)
方面，并與說明書一起共同對(duì)本發(fā)明的基本原理進(jìn)行解釋。在圖中
圖1為與本發(fā)明某些特征相一致的示例性的晶體生長(zhǎng)裝置20的截面
圖2示例說明與本發(fā)明某些特征相一致的具有體嵌晶的晶錠；
圖3示例說明與本發(fā)明某些特征相一致的使用垂直梯度凝固(VGF)
以及垂直布里奇曼法(VB)工藝步驟的晶體生長(zhǎng)方法；以及
圖4示例說明與本發(fā)明某些特征相一致的圖1所示晶體生長(zhǎng)爐的使用方法。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖所示的例子，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。在以下描述中所 提到的實(shí)施例不代表所有與要求保護(hù)的發(fā)明相符的實(shí)施例。相反地，它們 僅是一些在某些方面與本發(fā)明相符的例子。無論在何種情況下，在所有附 圖中使用相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件。
該裝置及方法尤其適用于砷化鎵(GaAs)晶體生長(zhǎng)，本文將在此上下 文中對(duì)這種裝置及方法進(jìn)行描述。然而應(yīng)該理解，該裝置及方法還可以用 于制造其他III-V族、II-VI族以及相關(guān)的單晶化合物，因此其還有更廣泛 的用途。
圖1為一種晶體生長(zhǎng)裝置20的例子的截面圖。該裝置包括在爐子24 中的坩堝架22,比如建立起結(jié)晶溫度梯度的爐子，可用于垂直梯度凝固法 (VGF)或垂直布里奇曼法(verticalBridgman,VB)晶體生長(zhǎng)，并且/或如果 該爐為可移動(dòng)的，還可用于垂直布里奇曼斯托克巴杰(vertical Bridgman-Stockbarger)工藝。坩堝架22為裝有坩堝27的安瓿26 (在一 個(gè)實(shí)施方式中安瓿26由石英制成)提供物理支撐，并允許對(duì)其進(jìn)行熱梯 度控制。當(dāng)爐子工作時(shí)，該坩堝架22可以在晶體生長(zhǎng)過程中移動(dòng)。另一 種選擇是，坩堝架為固定的，并且在工作時(shí)爐子可以在晶體生長(zhǎng)過程中移動(dòng)。坩堝27可包含籽晶28、在籽晶頂端形成的已生長(zhǎng)出的單晶晶體/化合 物30以及熔體原材料32。在一個(gè)實(shí)施例中，坩堝27可以是熱解氮化硼 (pBN)材料，且具有圓柱狀晶體生長(zhǎng)部分34、直徑更小的籽井圓柱體36 以及錐形過渡部分44。晶體生長(zhǎng)部分34的直徑等于晶體產(chǎn)品所期望的直 徑。目前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的晶體直徑為能夠切割成晶圓的2英寸、3英寸、4英 寸、5英寸、6英寸以及8英寸晶錠。在一個(gè)實(shí)施例中，位于坩堝27底部 的籽井圓柱體36具有封閉的底端，其直徑稍大于高質(zhì)量籽晶28,例如約 6-25mm,其長(zhǎng)度大約在30-100mm。柱狀晶體生長(zhǎng)部分34以及籽井圓柱 體36具有直壁，或者以大約一度到幾度的角度向外呈錐狀，以方便將晶 體從坩堝27中取出。位于生長(zhǎng)部分34和籽井圓柱體36之間的錐形過渡 部分38具有呈一定角度的側(cè)壁，傾斜在例如約45-60度之間，直徑較大的 一端等于并連接于生長(zhǎng)區(qū)壁，而直徑較窄的一端等于并連接于籽井壁。呈 一定角度的側(cè)壁還可以為其他比45-60度更陡或更緩的角度。
在插入晶體生長(zhǎng)爐24前，在坩堝27中裝入原材料并插入到安瓿26 中。安瓿26可由石英制成，其具有類似于坩堝27的形狀。坩堝的晶體生 長(zhǎng)區(qū)40為圓柱狀，其籽井區(qū)42也為圓柱狀且具有較窄的直徑，而在這兩 個(gè)區(qū)域之間為錐形過渡區(qū)44。將坩堝27裝入安瓿26中并在它們之間留有 狹窄的裕量。安瓿26在其籽井區(qū)42的底部為封閉的，并且類似于坩堝， 在填入坩堝和原材料后將其頂端密封。安瓿26底部具有與坩堝27相同的 漏斗形狀。
' 由于安瓿-坩堝組合為漏斗形，這要求坩堝架22能夠容納這樣的漏斗 形狀，保持安瓿26的穩(wěn)固，并在爐24中是豎直向上的。在其他的實(shí)現(xiàn)方 式中，安瓿-坩堝組合也可以保持不同的形狀，而坩堝架22的基本結(jié)構(gòu)應(yīng) 進(jìn)行相應(yīng)的改變以適合特定的不同形狀。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過坩堝架22 的固態(tài)、薄壁的圓柱體50對(duì)安瓿及其填充物的穩(wěn)定性、強(qiáng)度提供支撐。 該固態(tài)、薄壁的圓柱體50可以容納安瓿結(jié)構(gòu)26的漏斗狀末端。在一個(gè)實(shí) 施例中，坩堝架圓柱體50是由導(dǎo)熱材料制成，優(yōu)選為石英。在其他實(shí)施 例中，也可以使用碳化硅或陶資來形成坩堝架圓柱體50。圓柱體50與安 瓿26之間為環(huán)狀接觸，圓柱體50的上部邊緣與安瓿錐形區(qū)38的肩部接 觸。這種構(gòu)造使固體與固體的接觸最小化，從而保證較少發(fā)生或不發(fā)生非 顛望的、相對(duì)無法控制的熱傳導(dǎo)。因此，熱量由其他更受控制的方法所產(chǎn) 生。將諸如陶瓷纖維的低密度絕緣材料填入大部分支撐圓柱體50的內(nèi)部， 并只在絕緣材料大約中心的位置留出中空軸向核心52,來接收安瓿26的 籽井42。在其他實(shí)施例中，低密度絕緣材料還包括氧化鋁纖維(1800°C )、 氧化鋁-二氧化硅纖維(1426°C )和/或氧化鋯纖維(2200°C )。將絕緣材料 小心地力l置在坩堝架22中。當(dāng)安瓿26坐于圓柱體50頂端時(shí)，安吾瓦26的 重量將絕緣材料向下壓，然后形成傾斜的絕緣材料邊緣54。在大部分圓柱 體內(nèi)部填入低密度絕緣材料可以降低空氣流動(dòng)，其能保證較少發(fā)生或不發(fā) 生非期望的、相對(duì)無法控制的對(duì)流流動(dòng)。類似于傳導(dǎo)，對(duì)流是一種無法控 制的傳熱方法，其會(huì)對(duì)VGF以及其他生長(zhǎng)工藝造成破壞。
直徑約等于安瓿籽井42的中空核心52，向下延伸到距離安瓿籽井42 底部一小段距離的地方。在另一個(gè)實(shí)施例中，中空核心52穿過坩堝架從 籽井的底部延伸到爐子裝置24的底部。中空核心52提供了 一條自晶體中 心的冷卻通道。其對(duì)籽井以及生長(zhǎng)中的晶體的中心起冷卻作用。利用此結(jié) 構(gòu)，熱量向下穿過固態(tài)晶體以及籽的中心散出，并向下穿過晶體支撐物22 中絕緣材料的中空核心52。如果沒有中空核心52，冷卻中的晶錠中心溫 度通常會(huì)高于與外表面接近的晶體材料的溫度。在這種情況下，任意水平 橫截面上的晶錠中心將在其周邊固化之后結(jié)晶。在這些條件下無法制成具 有均勻電學(xué)性能的晶體。通過將中空核心52包括進(jìn)晶體支撐物的方法， 熱量通過安瓿26的底部以及中空核心52向下傳導(dǎo)，乂人輻射通道56傳出。 降低晶體生長(zhǎng)中心的熱量很重要，因?yàn)檫@樣使等溫層在晶體直徑范圍內(nèi)保 持平坦，保持平坦的晶體熔化界面可以使晶體產(chǎn)品具有均勻的電學(xué)及物理 ，f生能。
圓柱體50中的低密度絕緣材料阻礙熱輻射從一組爐子加熱組件60到 籽晶區(qū)42中安瓿26的流動(dòng)，因此該方法需要形成多個(gè)穿過絕緣材料的水 平的輻射通道/開口/隧道56。輻射通道56穿過絕緣材料以提供熱輻射輸 出，以便可控制地將熱從爐加熱組件60傳導(dǎo)到安瓿籽井42。輻射通道56 的數(shù)量、形狀及直徑根據(jù)具體條件而變化。輻射通道還可以是傾斜的、彎 曲的或波紋狀的。輻射通道也不一定必須為連續(xù)的，因?yàn)槠淇梢詢H延伸并 部分地穿過絕緣材料，這有助于將對(duì)流最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，這些通 道的直徑很小，約為鉛筆的寬度，這樣空氣對(duì)流就可以忽略。根據(jù)本發(fā)明 的其他實(shí)施例，也可以使用橫截面積約為1平方英寸或更大尺寸的較大的 孔。穿過絕緣材料的輻射通道56也可以與位于絕緣材料中心的中空核心52協(xié)同工作，從而將輻射熱量從晶體的中心引出，并利用平面等溫溫度梯 度層冷卻晶體。輻射通道56能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制從而直接與晶體生長(zhǎng)的產(chǎn) 量相關(guān)。
圖1所示的爐子24是一可用于垂直梯度凝固(VGF)以及垂直布里 奇曼(VB)或垂直布里奇曼斯托克巴杰(VBS )晶體生長(zhǎng)工藝的爐子的例子， 還可以使用其他的爐子。在VGF晶體生長(zhǎng)工藝中，位于自身靜止的熱源 中的結(jié)晶溫度梯度可移動(dòng)，而晶體保持靜止。在VB晶體生長(zhǎng)工藝中，熱 源及其固定的結(jié)晶溫度梯度保持靜止，而晶體進(jìn)行移動(dòng)。在VBS晶體生 長(zhǎng)工藝中，熱源及其固定的結(jié)晶溫度梯度可移動(dòng)，而晶體保持靜止。
圖2示意出具有體嵌晶72的晶錠70。如圖2所示，當(dāng)在多于一個(gè)不 同生長(zhǎng)面發(fā)生晶體生長(zhǎng)時(shí)，通常形成體嵌晶。當(dāng)體嵌晶發(fā)生時(shí)，位于該體 嵌晶及其上的晶體是不可用的，必須回收。體嵌晶使晶體生長(zhǎng)工藝的產(chǎn)量 降低，因此人們期望能減少體嵌晶。 一些爐子和工藝改變爐子的錐形部分 的角度，但這不能解決體嵌晶的問題。對(duì)于給定的爐子，能夠克服體嵌晶 問題的爐子和晶體生長(zhǎng)工藝導(dǎo)致更長(zhǎng)的晶體，從而獲得更大的產(chǎn)量。
圖3示意出使用垂直梯度凝固(VGF)以及垂直布里奇曼(VB)工藝步 驟的用于晶體生長(zhǎng)的方法80,其能夠減少體嵌晶從而獲得更長(zhǎng)的晶體及更 大的產(chǎn)量。在晶體生長(zhǎng)的過程中，按如上所述制做用于晶體生長(zhǎng)(82)的 爐子。使用VGF工藝(84)從籽開始進(jìn)行最初的晶體生長(zhǎng)。在晶體生長(zhǎng) 過程中的某點(diǎn)上，使用VB工藝(86)或VBS工藝來完成晶體生長(zhǎng)。在使 用VB或VBS工藝時(shí)，熔/固線保持在一定水平，然后工藝在固定的條件 下繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)椴⒉恍枰馰GF工藝那樣，后者通常隨體積減小而改 k工藝。在該工藝的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，VB工藝可以在如圖1所示的錐形 區(qū)38上方約12-15mm ( 1/2英寸)處使用。VGF和VB工藝的結(jié)合能夠獲 得具有較少體嵌晶的更長(zhǎng)的晶體。以上方法還可以與在圖l所示的爐子一 起使用，但也可以與其他晶體生長(zhǎng)的爐子使用。該方法可以用來生長(zhǎng)直徑 為2英寸-6英寸或更大的晶體。
如圖4所示，裝載坩堝90位于坩堝27上方，使坩堝27能夠裝載更 多的原材料。具體地說，砷化鎵原材料92為固態(tài)的，因此不能緊湊地安 放在坩堝27中待熔化。于是使用裝載坩堝來攜帶額外的原材料，使其熔 化并向下流入坩堝中，從而導(dǎo)致在坩堝27中填裝更多的砷化鎵，因而獲 得更長(zhǎng)的砷化鎵晶體。例如最初將大約65%的原材料填入裝載坩堝卯中，35%的原材料直接填入坩堝27中。作為非限制性的例子，上述用于填裝晶 體生長(zhǎng)爐的方法，可將15千克的原料裝入爐中，生產(chǎn)出115mm的沒有系 語的晶錠，從而獲得115個(gè)晶圓。
以下對(duì)^^用以上晶體生長(zhǎng)爐及方法(VGF和VB組合的)所生長(zhǎng)的直 徑為6" ( 150mm)的砷化鎵的例子進(jìn)行詳細(xì)描述。為了生長(zhǎng)出一個(gè)示例性 的晶體，坩堝尺寸為直徑150mm，晶體生長(zhǎng)區(qū)40的長(zhǎng)度為170mm。蚶堝 籽井區(qū)42的直徑為7mm。在該例子中，將14千克的GaAs多晶材料裝入 其中，用來生長(zhǎng)非摻雜的GaAs晶錠。在操作過程中，首先將GaAs的籽 晶插入到pBN坩堝27的底部。然后，將14千克的GaAs多晶材料、作為 液態(tài)密封膠的100克的三氧化二硼加入。再將裝好料的PBN坩堝插入到 石英安瓿中。使用石英蓋在降低的壓力下密封石英安瓿。然后將石英安瓿 裝入爐中，置于坩堝架上。
一旦安瓿放入爐中，就以約270。C/小時(shí)的速度對(duì)石英安瓿進(jìn)行加熱。 在一個(gè)示例性的工藝中，當(dāng)溫度超過GaAs的熔點(diǎn)(1238°C) 27-28。C時(shí)， 就保持該溫度點(diǎn)直到全部的多晶GaAs材料熔化(約10小時(shí))。只要多晶 GaAs材料一熔化，就首先使用VGF方法開始晶體生長(zhǎng)。然后在較低的加 熱區(qū)域緩慢地降低溫度，以便讓晶體在籽晶部分開始生長(zhǎng)，并通過過渡區(qū) 繼續(xù)，直到晶體生長(zhǎng)區(qū)以0.3-0.47。C/小時(shí)的冷卻速度冷卻，同時(shí)保持溫度 梯度為從1.2至1.8°C/cm。
根據(jù)該示例性的工藝，當(dāng)晶體在晶體生長(zhǎng)區(qū)生長(zhǎng)到約1英寸高時(shí)，開 始使用VB工藝。在VB工藝中，精確控制坩堝的下降速度以便獲得0.29 。C/小時(shí)的冷卻速度以及從1.8至5.2°C/cm的溫度梯度。通過這樣的工藝即 可從105mm長(zhǎng)的晶錠中獲得81mm長(zhǎng)的高質(zhì)量的晶體，晶體產(chǎn)率為77%。 單個(gè)晶基片從開始生長(zhǎng)部分到生長(zhǎng)部分末端的載流子濃度為9.02 x 106/cm3(9.02E6/cm3)$5.30 x 106/^113,其電阻率為1.33 x 108Qxm( 1.33E8 acm)到1.64x io8Q.cm。進(jìn)一步地，開始部分的位錯(cuò)密度為3000/cm2, 生長(zhǎng)部分的末端的位錯(cuò)密度為5000/cm2。在本領(lǐng)域中所熟知的是，技術(shù)人 員可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)通過對(duì)各個(gè)系統(tǒng)參數(shù)做適當(dāng)?shù)淖兓M(jìn)行工藝操 #，并不限于實(shí)施例中所作出的明確描述。
盡管上面參照本發(fā)明具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但對(duì)于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說還應(yīng)該知道，在不脫離本發(fā)明的原則、精神，以及附后的 權(quán)利范圍內(nèi)，可以對(duì)實(shí)施例作各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于晶體生長(zhǎng)的裝置，包括具有加熱源以及可移動(dòng)坩堝架的晶體生長(zhǎng)爐，所述坩堝架支撐具有原材料并包含有籽晶的坩堝；以及耦合于所述晶體生長(zhǎng)爐的控制器，所述控制器用于控制所述加熱源以及所述可移動(dòng)坩堝架，以便當(dāng)在所述爐子中時(shí)，在所述坩堝中進(jìn)行晶體生長(zhǎng)工藝，其中可對(duì)所述加熱源進(jìn)行調(diào)整以使結(jié)晶溫度梯度相對(duì)于所述靜止的坩堝移動(dòng)，從而熔化所述原材料并重新將其制成單晶化合物；以及在到達(dá)預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度時(shí)，在所述坩堝上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)工藝，其中所述坩堝相對(duì)于所述靜止加熱源移動(dòng)，以便繼續(xù)熔化所述原材料并將其轉(zhuǎn)化為單晶化合物。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述加熱源為靜止的加熱源。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述晶體生長(zhǎng)爐具有錐形晶體生長(zhǎng) 區(qū)并且其中所述預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度為在所述錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)之上約0.25 到約50mm。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述爐子還包括垂直梯度凝固爐。
5. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述晶體生長(zhǎng)爐制備出沒有體嵌晶 的晶錠。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述晶錠為砷化鎵。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述垂直梯度凝固工藝以約0.1到 約10.0。C/小時(shí)的冷卻速率以及在約0.5到約10.0。C/cm之間的溫度梯度的 條件下生長(zhǎng)所述晶體。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述垂直布里奇曼工藝以冷卻速率 為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，溫度梯度為從約0.5到約10.0°C/cm生長(zhǎng)所述 晶體。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括裝載有砷化鎵原材料的裝載坩 堝，所述砷化鎵原材料被熔化到所述坩堝中，以便向所述坩堝提供更大量 的砷化鎵原材料。
10. —種用于晶體生長(zhǎng)的裝置，包括具有可移動(dòng)加熱源以及固定的坩堝架的晶體生長(zhǎng)爐，所述固定的坩堝 架支撐具有原材料并包含有籽晶的坩堝；以及耦合于所述晶體生長(zhǎng)爐的控制器，所述控制器用于控制所述可移動(dòng)的 加熱源，以便當(dāng)在所述爐子中時(shí)，在所述坩堝上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)工藝，其中 可對(duì)所述靜止的加熱源進(jìn)行調(diào)整以使結(jié)晶溫度梯度相對(duì)于所述靜止的坩堝移動(dòng)，從而熔化所述原材料并將其轉(zhuǎn)化成單晶化合物；以及在到達(dá)預(yù)定 的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度時(shí)在所述坩堝上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)工藝，其中所述加熱源相對(duì) 于所述靜止的坩堝移動(dòng)，從而繼續(xù)熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述晶體生長(zhǎng)爐具有錐形晶體生 長(zhǎng)區(qū)，并且其中所述預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度為在所述錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)上方約 0.25到50mm。
12. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述爐還包括垂直梯度凝固爐。
13. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述晶體生長(zhǎng)爐生產(chǎn)出沒有體嵌 晶的晶錠。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述晶錠為砷化鎵。
15. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述垂直梯度凝固工藝以冷卻速 率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，溫度梯度介于約0.5到約10.0。C/cm之間生 長(zhǎng)所述晶體。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述垂直布里奇曼斯托克巴杰工 藝以冷卻速率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，溫度梯度約0.5到約10.0°C/cm 生長(zhǎng)所述晶體。
17. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，還包括裝載有砷化鎵原材料的裝載坩 堝，所述砷化鎵原材料熔化到所述坩堝中，以便向所述坩堝提供更大量的 砷化鎵原材料。
18. —種用于晶體生長(zhǎng)的方法，包括將帶有坩堝的安瓿插入具有加熱源的爐中，其中所述坩堝中具有籽晶 和原材料；采用垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng)晶體，其中將加熱源內(nèi)的所述結(jié)晶溫度梯 度相對(duì)于所述靜止的坩堝移動(dòng)，以便熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合 物；以及在預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度下，在所述爐子中的安瓿上采用垂直布里奇曼 工藝生長(zhǎng)晶體，其中所述安瓿相對(duì)于所述靜止的加熱源移動(dòng)，以便繼續(xù)熔 化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述加熱源為靜止的加熱源。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述爐具有錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)，并 且其中所述預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度為在所述錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)上方約0.25到 約50mm。
21. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述爐子還包括垂直梯度凝固爐。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括生產(chǎn)出沒有體嵌晶的晶錠。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述晶錠為砷化鎵。
24. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中采用所述垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng) 所述晶體還包括在冷卻速率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，以及在溫度梯度介 于約0.5到約10.0。C/cm之間的條件下生長(zhǎng)所述晶體。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中釆用所述垂直布里奇曼工藝生長(zhǎng) 所述晶體還包括在冷卻速率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，以及在溫度梯度介 于約0.5到約10.0°C/cm的條件下生長(zhǎng)所述晶體。
26. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括裝載，采用裝載坩堝，將砷化 鎵原材料的料裝入坩堝，以便向所述坩堝提供更大量的砷化鎵原材料。
27. —種用于晶體生長(zhǎng)的方法，包括將帶有坩堝的安瓿插入具有加熱源的爐中，其中所述坩堝中具有籽晶 和原材料；采用垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng)晶體，其中在靜止的加熱源中的所述結(jié)晶 溫度梯度相對(duì)于所述靜止的坩堝移動(dòng)，以便熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶 化合物；以及在預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度下，在所述爐中的安瓿上采用垂直布里奇曼斯 托克巴杰工藝生長(zhǎng)晶體，其中包含所述結(jié)晶溫度梯度的所述加熱源相對(duì)于 所述靜止的安瓿移動(dòng)，以便繼續(xù)熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述爐具有錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)，并 且其中所述預(yù)定的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度為在所述錐形晶體生長(zhǎng)區(qū)上方約0.25到 約50mm。
29. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述爐還包括垂直梯度凝固爐。
30. 如權(quán)利要求28所述的方法，還包括生產(chǎn)出沒有體嵌晶的晶錠。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述晶錠為砷化鎵。
32. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中釆用所述垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng) 所述晶體還包括在冷卻速率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)，以及溫度梯度介于約0.5到約10.(TC/cm之間的條件下生長(zhǎng)所述晶體。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中采用所述垂直布里奇曼斯托克巴 杰工藝生長(zhǎng)所述晶體還包括在冷卻速率為約0.1到約10.0。C/小時(shí)以及溫度 梯度從約0.5到約10.0°C/cm的條件下生長(zhǎng)所述晶體。
34. 如權(quán)利要求27所述的方法，還包括裝載，采用裝載坩堝，將砷化 鎵原材料的料裝入坩堝，以便向所述坩堝提供更大量的砷化鎵原材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種采用VGF和VB生長(zhǎng)工藝進(jìn)行晶體生長(zhǎng)的系統(tǒng)和方法減少體嵌晶。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，提供一種將裝有原材料的安瓿插入到具有加熱源的爐中，采用垂直梯度凝固工藝生長(zhǎng)晶體，其中所述結(jié)晶溫度梯度可以相對(duì)于所述晶體和/或爐移動(dòng)，從而熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物，以及采用垂直布里奇曼工藝在坩堝上生長(zhǎng)晶體，其中所述安瓿/加熱源可以進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以繼續(xù)熔化所述原材料并轉(zhuǎn)化成單晶化合物。
文檔編號(hào)C30B11/00GK101555620SQ20081008954
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者G·A·艾里奧特, W·劉 申請(qǐng)人:Axt公司