【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及晶體生長，具體涉及一種坩堝、晶體生長裝置、晶體生長方法及調節晶體生長中溶液流動的方法。
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、液相生長法的生長裝置包括坩堝和籽晶軸，籽晶軸的一端固定有籽晶，籽晶伸入坩堝內部，籽晶軸轉動會帶動坩堝中的溶液流動。研究表明，溶液的流動對晶體質量具有極其重要的影響。當溶液流動方向與籽晶的臺階流方向相同時，晶體傾向于形成大臺階；當溶液流動方向與籽晶的臺階流方向相反時，晶體表面則傾向于形成小臺階。若晶體表面的臺階過高，則臺階邊緣處易于出現溶液包裹體，降低晶體質量。因而，在晶體生長中控制溶液流動方向始終與籽晶的臺階流方向相反更有利于獲得高質量晶體。
4、現階段常見的坩堝均為旋轉對稱的杯狀設計，籽晶軸轉動所形成的溶液會沿籽晶軸對稱向四周流動。由于籽晶表面的臺階流動方向為單向，故現有坩堝設計難以實現溶液流動方向始終與籽晶的臺階流方向相反。
技術實現思路
1、針對現有坩堝設計難以實現溶液流動方向始終與籽晶的臺階流方向相反的技術問題，本專利技術提供一種坩堝、晶體生長裝置、晶體生長方法及
2、第一方面，本專利技術提供一種坩堝，坩堝為非旋轉對稱結構，坩堝包括坩堝底和坩堝壁，坩堝壁由厚壁部和薄壁部組成，薄壁部區域弧度為36°-180°，即薄壁部區域對應的總弧度占坩堝總弧度的10%-50%，薄壁部壁厚為位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度為厚壁部高度的30%-100%。
3、進一步的，薄壁部區域弧度為36°-108°，即薄壁部區域對應的總弧度占坩堝總弧度的10%-30%；薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度為厚壁部高度的50%-100%。
4、進一步的，薄壁部區域弧度為60°，即薄壁部區域對應的總弧度占坩堝總弧度的16.67%；薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度為厚壁部高度的100%。
5、進一步的，坩堝為石墨坩堝；優選的，石墨坩堝的密度為1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩堝的純度不小于99.95%。
6、第二方面，本專利技術提供一種晶體生長裝置，包括上述坩堝，坩堝外側設有保溫層，保溫層外側設有加熱機構；還包括籽晶軸，籽晶軸的一端用于固定籽晶，籽晶軸用于固定籽晶的一端伸入坩堝內部。
7、進一步的，加熱機構為感應線圈。
8、進一步的，坩堝放置于基座上，基座上安裝有坩堝升降旋轉機構，坩堝升降旋轉機構能夠驅動基座帶動坩堝升降或旋轉。
9、進一步的，籽晶軸的另一端安裝有籽晶升降旋轉機構，籽晶升降旋轉機構能夠驅動籽晶軸帶動籽晶升降或旋轉。
10、第三方面，本專利技術提供一種晶體生長方法，具體為使用上述坩堝或晶體生長裝置進行長晶。
11、第四方面，本專利技術還提供一種調節晶體生長中溶液流動的方法，使用上述坩堝或晶體生長裝置進行長晶，通過轉動籽晶或坩堝調節溶液流動方向，使籽晶表面的溶液流動方向與籽晶臺階流流向相對。
12、本專利技術的有益效果在于：
13、本專利技術將坩堝設計為壁厚不均一的非對稱結構，使液相生長過程中坩堝內不同位置的溶液受到不同的洛倫茲力，實現溶液在籽晶區域的非軸對稱的單方向流動，簡單高效地控制溶液流動方向保持恒定。通過旋轉坩堝或者籽晶，能夠調整溶液流動與籽晶臺階流的相對方向，有效抑制晶體生長過程中臺階聚并的產生，提高晶體的結晶質量。同時，在保證晶體質量的前提下，可實現更長的生長時間，使得一次生長可以獲得更厚的晶錠，在不增加成本的前提下有效提高了產出。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種坩堝，其特征在于，坩堝為非旋轉對稱結構，坩堝包括坩堝底和坩堝壁，坩堝壁由厚壁部和薄壁部組成，薄壁部區域的弧度為36°-180°，薄壁部壁厚為位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度為厚壁部高度的30%-100%。
2.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，薄壁部區域弧度為36°-108°，薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度為厚壁部高度的50%-100%。
3.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，薄壁部區域弧度為60°，薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度為厚壁部高度的100%。
4.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，坩堝為石墨坩堝。
5.如權利要求4所述的坩堝，其特征在于，石墨坩堝的密度為1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩堝的純度不小于99.95%。
6.一種晶體生長裝置，其特征在于，包括如權利要求1-5任一項所述的坩堝，坩堝外側設有保溫層，保溫層外側設有加熱機構；還包括籽晶軸，籽晶軸的一端用于固定籽晶，籽晶軸用于固定籽晶的一端伸入坩堝內部。
7.如權利要求
8.如權利要求6所述的晶體生長裝置，其特征在于，籽晶軸的另一端安裝有籽晶升降旋轉機構，籽晶升降旋轉機構能夠驅動籽晶軸帶動籽晶升降或旋轉。
9.一種晶體生長方法，其特征在于，使用如權利要求1-5任一項所述的坩堝或如權利要求6-8任一項所述的晶體生長裝置進行長晶。
10.一種調節晶體生長中溶液流動的方法，其特征在于，使用如權利要求1-5任一項所述的坩堝或如權利要求6-8任一項所述的晶體生長裝置進行長晶，通過轉動籽晶或坩堝調節溶液流動方向，使籽晶表面的溶液流動方向與籽晶臺階流流向相對。
...【技術特征摘要】
1.一種坩堝，其特征在于，坩堝為非旋轉對稱結構，坩堝包括坩堝底和坩堝壁，坩堝壁由厚壁部和薄壁部組成，薄壁部區域的弧度為36°-180°，薄壁部壁厚為位于同一水平面的厚壁部壁厚的10%-90%，薄壁部高度為厚壁部高度的30%-100%。
2.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，薄壁部區域弧度為36°-108°，薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的40%-80%，薄壁部高度為厚壁部高度的50%-100%。
3.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，薄壁部區域弧度為60°，薄壁部壁厚為厚壁部壁厚的60%，薄壁部高度為厚壁部高度的100%。
4.如權利要求1所述的坩堝，其特征在于，坩堝為石墨坩堝。
5.如權利要求4所述的坩堝，其特征在于，石墨坩堝的密度為1.70-2.0g/cm3，和/或，石墨坩堝的純度不小于99.95%。
6.一種晶體生長裝置，其特征在于，包括如權利要求1-...
【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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