為了生長6英寸（1英寸=2.54 cm）半絕緣GaAs單晶,采用水平梯度凝固（HGF）法合成GaAs多晶。將裝有籽晶、GaAs多晶、氧化硼和碳粉的熱解氮化硼（PBN）坩堝裝入石英管內(nèi)并抽真空后密封。然后將石英管裝入單晶爐內(nèi),升溫熔化多晶并熔接籽晶后,采用垂直梯度凝固（VGF）法生長晶體肩部,采用垂直布里奇曼（VB）法生長晶體等徑部分。在對VGF和VB晶體生長法進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,采取優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)、增加VGF晶體生長降溫速率、優(yōu)化VB晶體生長速度等措施提高6英寸GaAs晶體生長的成晶率至48%以上�；诎虢^緣GaAs補(bǔ)償理論,采取過量碳粉摻雜和El2的控制等措施,提高晶體電阻率至大于4×10⁷Ω·cm,降低電阻率不均勻性至小于25%。通過優(yōu)化生長界面,使GaAs單晶的位錯(cuò)密度降低至小于10⁴ cm^-2。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

HGF法合成的GaAs多晶實(shí)物圖

6英寸GaAs單晶生長的VGF和VB單晶爐剖面圖如圖2所示。該單晶爐由6溫區(qū)電阻絲加熱單晶爐體構(gòu)成6英寸GaAs晶體生長桶式熱場,結(jié)合對6溫區(qū)的電控系統(tǒng)控制,有利于調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)溫度分布。爐膛內(nèi)的剛玉瓷爐管可以增強(qiáng)溫度分布的均勻性。石英封帽、石英中環(huán)和生長石英管密封砷蒸氣保護(hù)潔凈GaAs單晶生長環(huán)境。生長支撐結(jié)構(gòu)不僅支撐裝料石英管,而且調(diào)節(jié)晶體生長肩部的徑向和軸向溫度梯度,進(jìn)而調(diào)整晶體生長固液界面。支撐結(jié)構(gòu)置于爐體支架上,隨絲杠帶動下降實(shí)現(xiàn)VB生長。1.3 單晶生長實(shí)驗(yàn)裝料

拆爐取出石英管,敲碎石英管取出帶晶體的PBN坩堝,將其浸泡在40～60 ℃的甲醇中24～48 h,使PBN坩堝與晶體脫離,獲得6英寸GaAs單晶。圖3(a)和(b)分別是GaAs多晶投料16.3和14.5 kg生長晶體的側(cè)面照片。為了減小6英寸GaAs晶體的熱應(yīng)力,改善電學(xué)參數(shù)的均勻性,將6英寸GaAs單晶裝入熱處理爐的石英管內(nèi),在氬氣保護(hù)下950 ℃熱處理24～48 h,慢速降溫至室溫后取出。2 單晶生長技術(shù)分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]6英寸砷化鎵單晶VGF法生長中坩堝-堝托間隙對晶體生長過程影響[J]. 涂凡,蘇小平,張峰燚,黎建明,丁國強(qiáng).  稀有金屬. 2011(04)
[2]VGF法生長6英寸GaAs單晶生長速率的優(yōu)化[J]. 丁國強(qiáng),屠海令,蘇小平,張峰燚,涂凡,王思愛.  稀有金屬. 2011(01)



本文編號：3591890