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【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及晶體生長,具體涉及一種液相法晶體生長裝置及方法。
技術介紹
1、晶體質量是影響半導體器件性能的決定性因素之一,因此晶體的生長控制是半導體器件制造中的關鍵工藝。
2、現階段常用的晶體生長技術主要有液相生長法、氣相生長法、分子束外延法和水熱法,其中液相生長法因具有晶體生長速度快、晶體生長溫度要求低、生長過程接近熱力學平衡,且可消除襯底中的穿透型位錯而被廣泛應用,常見的半導體材料,如硅、鍺、碳化硅等均可以采用液相生長的方法制備。
3、以碳化硅的液相生長為例,其所使用的生長裝置包括坩堝,坩堝側壁外圍繞設置有感應線圈,籽晶軸從上方伸入坩堝內。這種方法往往會在坩堝的底部形成一層多晶碳化硅(如圖1)。由于多晶碳化硅的熱導率高于溶液的熱導率,坩堝底部多晶碳化硅的形成會導致坩堝底部散熱增強,進而改變整個溶液內部的溫度分布,影響長時間生長的穩定性。
技術實現思路
1、針對坩堝底部形成多晶影響溶液內部溫度分布,導致晶體生長不穩定的技術問題,本專利技術提供一種液相法晶體生長裝置及方法,在坩堝底部下方設置一個隔板,坩堝底部產生多晶碳化硅后,向下移動隔板,使坩堝底部下表面與隔板之間形成氣體夾層,抵消因多晶碳化硅具有較高導熱率導致的底部散熱增強現象,從而保證溶液內部溫場的穩定。
2、第一方面,本專利技術提供一種液相法晶體生長裝置,包括腔體,坩堝安裝在腔體內,坩堝底部安裝有空心的筒狀結構,筒狀結構內部設置有一個隔板,隔板的下表面連接有升降機構,升降機構用于驅動隔板
3、進一步的,升降機構為伸縮桿,伸縮桿的輸出端與隔板的下表面固定連接,通過伸縮桿輸出端的伸縮,隔板能夠沿筒狀結構的內壁在a位置與b位置之間上下滑動并固定在a位置與b位置之間任一位置,其中當伸縮桿輸出端伸出到最長時隔板達到a位置,當伸縮桿輸出端收縮到最短時隔板達到b位置。
4、進一步的,隔板位于a位置時,隔板的上表面與坩堝底部的下表面接觸。
5、進一步的,筒狀結構的側壁上開設有一個或多個氣孔,至少有一個氣孔位于坩堝底部與a位置之間的筒狀結構的側壁上。液相生長時需要向長晶爐腔室內通入氮氣或者氬氣等氣體,通過設置在坩堝底部與a位置之間的筒狀結構的側壁上氣孔,氣體能夠由腔室進入到氣體夾層內。
6、進一步的,坩堝外側設有保溫層。
7、進一步的,坩堝外側設有加熱裝置;優選的,加熱裝置可以為感應線圈。
8、進一步的,還包括籽晶桿,籽晶桿上端與提拉旋轉機構連接,下端用于固定籽晶。
9、進一步的,隔板和筒狀結構均為石墨材質。石墨是一種多孔材料,因此石墨材質的隔板和筒狀結構均自帶豐富的孔隙結構,氣體能夠自由地從這些孔隙中進出。利用這一特性,即便不在筒狀結構的側壁上開設氣孔,在移動隔板時,腔室內的氣體也能夠通過孔隙補充到隔板與坩堝底部的空間中,形成氣體夾層。
10、第二方面,本專利技術提供一種液相法晶體生長方法,采用上述液相法晶體生長裝置,向腔室內通入氣體,加熱坩堝內的助溶劑,籽晶桿帶動籽晶靠近助溶劑進行晶體生長,坩堝底部形成多晶后,向夾層內通入氣體;優選的,隨坩堝底部多晶的不斷形成,逐漸增加夾層厚度,并向夾層內補充氣體。
11、進一步的,氣體選自氮氣和/或氦氣;優選的,夾層內通入的氣體與腔室內通入的氣體保持一致。
12、本專利技術的有益效果在于:
13、本專利技術提供一種液相法晶體生長裝置及使用該裝置的液相法晶體生長方法,通過在坩堝底部設置氣體夾層,減少坩堝底部散熱,從而補償多晶導致的散熱增強,能夠在長時間生長過程中保持溶液內部溫場穩定,從而控制晶體生長界面的溫度維持穩定,提高晶體質量。
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1.一種液相法晶體生長裝置,包括腔體,其特征在于,坩堝安裝在腔體內,坩堝底部安裝有空心的筒狀結構,筒狀結構內部設置有一個隔板,隔板的下表面連接有升降機構,升降機構用于驅動隔板沿筒狀結構的內壁在A位置與B位置之間上下移動并支撐隔板使其固定在A位置與B位置之間任一位置,A位置高于B位置;隔板與坩堝底部下表面之間能夠形成氣體夾層。
2.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,升降機構為伸縮桿,伸縮桿的輸出端與隔板的下表面固定連接,其中當伸縮桿輸出端伸出到最長時隔板達到A位置,當伸縮桿輸出端收縮到最短時隔板達到B位置。
3.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,隔板位于A位置時,隔板的上表面與坩堝底部的下表面接觸。
4.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,筒狀結構的側壁上開設有一個或多個氣孔,至少有一個氣孔位于坩堝底部與A位置之間的筒狀結構的側壁上。
5.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,坩堝外側設有保溫層。
6.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,坩堝外側設有加
7.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,還包括籽晶桿,籽晶桿上端與提拉旋轉機構連接,下端用于固定籽晶。
8.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,隔板和筒狀結構均為石墨材質。
9.一種液相法晶體生長方法,其特征在于,采用如權利要求1-8任一項所述的液相法晶體生長裝置,向腔室內通入氣體,加熱坩堝內的助溶劑,籽晶桿帶動籽晶靠近助溶劑進行晶體生長,坩堝底部形成多晶后,向夾層內通入氣體。
10.如權利要求9所述的液相法晶體生長方法,其特征在于,氣體選自氮氣和/或氦氣。
...【技術特征摘要】
1.一種液相法晶體生長裝置,包括腔體,其特征在于,坩堝安裝在腔體內,坩堝底部安裝有空心的筒狀結構,筒狀結構內部設置有一個隔板,隔板的下表面連接有升降機構,升降機構用于驅動隔板沿筒狀結構的內壁在a位置與b位置之間上下移動并支撐隔板使其固定在a位置與b位置之間任一位置,a位置高于b位置;隔板與坩堝底部下表面之間能夠形成氣體夾層。
2.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,升降機構為伸縮桿,伸縮桿的輸出端與隔板的下表面固定連接,其中當伸縮桿輸出端伸出到最長時隔板達到a位置,當伸縮桿輸出端收縮到最短時隔板達到b位置。
3.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,隔板位于a位置時,隔板的上表面與坩堝底部的下表面接觸。
4.如權利要求1所述的液相法晶體生長裝置,其特征在于,筒狀結構的側壁上開設有一個或多個氣孔,至少有...
【專利技術屬性】
技術研發人員:郁萬成,張茜瑩,徐現剛,胡小波,陳秀芳,
申請(專利權)人:山東大學,
類型:發明
國別省市:
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