【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備和液相生長(zhǎng)方法，屬于半導(dǎo)體制備。
技術(shù)介紹
1、例如wo2014192573a1等現(xiàn)有技術(shù)中，利用液相法的半導(dǎo)體單晶體時(shí)，是將籽晶浸泡在原料溶液中，使籽晶周圍的溶液中溶解的原料處于過(guò)飽和狀態(tài)，在籽晶表面析出結(jié)晶。
2、在液相法的結(jié)晶生長(zhǎng)中，由于溫度波動(dòng)和湍流等原因，溶解在原料溶液中的惰性氣體有時(shí)會(huì)變成氣泡，產(chǎn)生的氣泡在浮力的作用下上升，到達(dá)液面。于是，氣泡的一部分會(huì)附著在成長(zhǎng)中的半導(dǎo)體單晶的表面，有時(shí)會(huì)被晶體內(nèi)部吸收。氣泡一旦進(jìn)入晶體，就會(huì)引起空洞、應(yīng)力集中、tsd(threading?screw?dislocation)、裂縫等缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問(wèn)題，提供了一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備和液相生長(zhǎng)方法，在晶體生長(zhǎng)期間通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)坩堝旋轉(zhuǎn)以及在坩堝內(nèi)壁上設(shè)置凸起，使得坩堝內(nèi)壁附近相比于旋轉(zhuǎn)軸附近更易產(chǎn)生氣泡，因此降低到達(dá)半導(dǎo)體單晶表面的氣泡的比例，從而抑制氣泡進(jìn)入晶體內(nèi)，提高晶體的結(jié)晶質(zhì)量。
2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，包括：
3、能夠容納原料溶液的坩堝，在所述坩堝的內(nèi)壁上配置有多個(gè)凸起，多個(gè)凸起在所述內(nèi)壁的周向上彼此間隔相等；
4、能夠支撐所述半導(dǎo)體單晶體的晶體支撐軸；
5、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述坩堝旋轉(zhuǎn)。
6、可選地，在與坩堝底面垂直的方向上，坩堝上部凸起的密度大于坩堝下部凸起的密度。
7、
8、可選地，所述凸起距坩堝內(nèi)壁表面的高度為0.2～2mm；
9、優(yōu)選的，位于坩堝上部的凸起距坩堝內(nèi)壁表面的高度大于位于坩堝下部的凸起距坩堝內(nèi)壁表面的高度。
10、可選地，還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述坩堝進(jìn)行振動(dòng)。
11、可選地，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述坩堝的下方，其還包括可圍繞所述坩堝的中心軸旋轉(zhuǎn)的坩堝軸，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述坩堝軸帶動(dòng)所述坩堝進(jìn)行振動(dòng)。
12、根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)方法，其使用上述任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備進(jìn)行，在半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)期間的至少一部分期間，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述坩堝旋轉(zhuǎn)。
13、可選地，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述坩堝旋轉(zhuǎn)，使得以第一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)所述坩堝的第一時(shí)段和以高于所述第一旋轉(zhuǎn)速度的第二旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)所述坩堝的第二時(shí)段交替進(jìn)行。
14、可選地，所述第一旋轉(zhuǎn)速度低于10rpm，優(yōu)選為0～5rpm。
15、可選地，所述第二旋轉(zhuǎn)速度為10rpm以上，優(yōu)選在50rpm以上。
16、可選地，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述坩堝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
17、晶體生長(zhǎng)期間包括按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第一時(shí)段、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二時(shí)段、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第一時(shí)段和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二時(shí)段的順序重復(fù)的時(shí)期；或
18、晶體生長(zhǎng)期間包括按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二時(shí)段、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第一時(shí)段、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二時(shí)段、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第一時(shí)段的順序重復(fù)的時(shí)期。
19、可選地，所述半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述半導(dǎo)體單晶的生長(zhǎng)期間的至少一部分期間帶動(dòng)所述坩堝振動(dòng)；
20、優(yōu)選的，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)幅度為50～500μm，振動(dòng)頻率為10～50khz。
21、本申請(qǐng)的有益效果包括但不限于：
22、1.采用本申請(qǐng)的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備制備半導(dǎo)體單晶時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使坩堝旋轉(zhuǎn)，可以使原料溶液產(chǎn)生以旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)流，旋轉(zhuǎn)流的流速分布在內(nèi)壁附近最大，在旋轉(zhuǎn)軸附近最小。基于流速越大，液壓越低，因此越容易形成氣泡的機(jī)理，通過(guò)使坩堝以10rpm或更大的轉(zhuǎn)速周期性旋轉(zhuǎn)，可以適當(dāng)?shù)靥岣邇?nèi)壁附近的原料溶液的流速，因此能夠在內(nèi)壁附近優(yōu)先形成氣泡，而不是在旋轉(zhuǎn)軸附近，從而降低到達(dá)半導(dǎo)體單晶表面的氣泡的比例，并且可以配合不同生長(zhǎng)工藝任意調(diào)節(jié)坩堝旋轉(zhuǎn)的速度。
23、2.本申請(qǐng)的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，通過(guò)內(nèi)壁上配置的多個(gè)凸起，可以在內(nèi)壁附近產(chǎn)生局部的湍流，由此能夠在內(nèi)壁附近更容易形成氣泡，故相比于旋轉(zhuǎn)軸側(cè)，內(nèi)壁側(cè)能夠析出更多的氣泡，因此能夠降低到達(dá)半導(dǎo)體單晶表面的氣泡的比例，從而抑制氣泡進(jìn)入晶體內(nèi)，大幅去除液相法半導(dǎo)體單晶內(nèi)的氣泡與包裹體，提高晶體的結(jié)晶質(zhì)量。
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1.一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，在與坩堝底面垂直的方向上，坩堝上部凸起的密度大于坩堝下部凸起的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，相鄰?fù)蛊鸬拈g隔距離為1～5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，所述凸起距坩堝內(nèi)壁表面的高度為0.2～2mm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述坩堝進(jìn)行振動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述坩堝的下方，其還包括可圍繞所述坩堝的中心軸旋轉(zhuǎn)的坩堝軸，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述坩堝軸帶動(dòng)所述坩堝進(jìn)行振動(dòng)。
7.一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)方法，其使用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備進(jìn)行，其特征在于，在半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)期間的至少一部分期間，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述坩堝旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述坩堝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述半導(dǎo)體單晶的生長(zhǎng)期間的至少一部分期間帶動(dòng)所述坩堝振動(dòng)；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，在與坩堝底面垂直的方向上，坩堝上部凸起的密度大于坩堝下部凸起的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，相鄰?fù)蛊鸬拈g隔距離為1～5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，所述凸起距坩堝內(nèi)壁表面的高度為0.2～2mm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述坩堝進(jìn)行振動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體單晶的液相生長(zhǎng)設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述坩堝的下方，其還包括可圍繞所述坩堝的中心軸旋轉(zhuǎn)的坩堝軸，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述坩堝軸帶...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黨一帆，朱燦，劉鵬飛，陳超，周惠琴，陳鵬磊，周煜，劉碩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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