專利名稱：一種熱解氮化硼坩堝表層鍍膜方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是LEC法生長體單晶的準(zhǔn)備工藝中PBN坩堝表層處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體材料是信息社會的基礎(chǔ)，廣泛的應(yīng)用于電子信息及光通訊領(lǐng)域。III-V族化合物半導(dǎo)體材料以其特異的性能在尖端科學(xué)領(lǐng)域占居重要位置，其中如砷化鎵，磷化銦作為發(fā)展超高速集成電路，微波單片電路，光電子器件及其光電集成的基礎(chǔ)材料受到了廣泛關(guān)注。
八十年代初，國際上發(fā)展了LEC技術(shù)，即在高壓單晶爐內(nèi)，原材料Ga和As同時置于熱解氮化硼(PBN)坩堝中，以B2O3為覆蓋劑，約在60大氣壓下原位合成兵生長單晶。
PBN坩堝作為原材料的載體，其處理方法直接影響單晶的質(zhì)量，其使用壽命也關(guān)系到整個實驗過程的生產(chǎn)成本控制。
現(xiàn)有的PBN坩堝處理方法是在空氣中，將PBN坩堝放入電阻爐或其他加熱爐中烘烤。每次生長晶體后，PBN坩堝內(nèi)壁均出現(xiàn)大面積脫皮，甚至出現(xiàn)分層現(xiàn)象，此方法不能很好的解決PBN坩堝使用壽命問題，同時，空氣中雜質(zhì)對PBN坩堝的沾污也會直接影體單晶的質(zhì)量。而且，PBN坩堝的高破損率也增加了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成本。為解決這些問題，發(fā)明了PBN坩堝的鍍膜技術(shù)，滿足生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在PBN坩堝的表層鍍膜，在保證體單晶生長質(zhì)量要求的前提下，充分提高PBN坩堝的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明PBN坩堝的表層鍍膜，其特征在于，其中包括裝揮發(fā)性材料的容器，位于封閉爐室中心，采用耐高溫材料，并與揮發(fā)性材料不反應(yīng)，揮發(fā)性材料可在PBN坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質(zhì)量；PBN坩堝在支撐系統(tǒng)上，位于封閉爐室的頂部，一套加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備，加熱升溫，使揮發(fā)材料擴散至PBN坩堝表層沉積；加熱系統(tǒng)在封閉爐室的四周，一套支撐系統(tǒng)，對PBN坩堝起支撐作用，要求耐高溫；一座封閉爐室和真空設(shè)備，提供揮發(fā)空間。
其中，容器使用白金(Pt)制造，揮發(fā)材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質(zhì)量造成影響，并與容器不反應(yīng)；其中加熱系統(tǒng)可采用高純石墨系統(tǒng)，可選用進口石墨。溫控設(shè)備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。
其中支撐系統(tǒng)可用鉬材料制造。
其中封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
工藝技術(shù)說明本發(fā)明是在傳統(tǒng)處理工藝基礎(chǔ)上，通過加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B2O3脫水并使其揮發(fā)，擴散至處于低溫端的PBN坩堝的表層，形成B2O3薄膜。
封閉爐室和真空設(shè)備保證整個PBN坩堝處理過程的純度。
采用上述工藝技術(shù)處理的PBN坩堝，在每次生長晶體后內(nèi)壁狀態(tài)有了明顯的改善，表面光滑，掉皮減少、很少出現(xiàn)分層現(xiàn)象，節(jié)約了生產(chǎn)成本。而且在真空條件下處理，杜絕了空氣中雜質(zhì)對PBN坩堝的沾污，從而提高了單晶質(zhì)量。


圖1是整個PBN坩堝表層鍍膜系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明PBN坩堝表層鍍膜，其中包括
1、設(shè)備裝揮發(fā)性材料的容器(5)，位于封閉爐室(1)中心，采用耐高溫材料，并與揮發(fā)性材料不反應(yīng)。揮發(fā)性材料可在PBN(2)坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質(zhì)量。PBN(2)坩堝在支撐系統(tǒng)(3)上，位于封閉爐室(1)的頂部。
一套加熱系統(tǒng)(4)和溫控設(shè)備(7)，加熱升溫，使揮發(fā)材料擴散至PBN坩堝表層沉積。加熱系統(tǒng)(4)在封閉爐室(1)的四周。
一套支撐系統(tǒng)(3)，對PBN坩堝(2)起支撐作用，要求耐高溫。
一座封閉爐室(1)和真空設(shè)備(6)，提供揮發(fā)空間。
其中，容器使用白金(Pt)制造，揮發(fā)材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質(zhì)量造成影響，并與容器不反應(yīng)；其中加熱系統(tǒng)可采用高純石墨系統(tǒng)，可選用進口石墨。溫控設(shè)備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。
其中支撐系統(tǒng)可用鉬材料制造。
其中封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
2、具體工藝實施說明本發(fā)明將傳統(tǒng)工藝處理后的PBN坩堝(2)，放入封閉爐室(1)內(nèi)的支撐系統(tǒng)(3)上，然后抽真空，并加熱升溫，通過加熱系統(tǒng)(4)和溫控設(shè)備(7)控制升溫(至1000-1200℃)、恒溫(2-4小時)、然后降至室溫，在整個溫度控制過程中，保證封閉爐室的真空度(低于10Pa)。
權(quán)利要求
1.一種PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中包括裝揮發(fā)性材料的容器，位于封閉爐室中心，采用耐高溫材料，并與揮發(fā)性材料不反應(yīng)，揮發(fā)性材料可在PBN坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質(zhì)量；PBN坩堝在支撐系統(tǒng)上，位于封閉爐室的頂部，一套加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備，加熱升溫，使揮發(fā)材料擴散至PBN坩堝表層沉積；加熱系統(tǒng)在封閉爐室的四周，一套支撐系統(tǒng)，對PBN坩堝起支撐作用，要求耐高溫；一座封閉爐室和真空設(shè)備，提供揮發(fā)空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，容器使用白金制造，揮發(fā)材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質(zhì)量造成影響，并與容器不反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，加熱系統(tǒng)可采用高純石墨系統(tǒng)，可選用進口石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，溫控設(shè)備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，支撐系統(tǒng)可用鉬材料制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
7.一種PBN坩堝表層鍍膜方法，其工藝過程如下在傳統(tǒng)處理工藝基礎(chǔ)上，通過加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B2O3脫水并使其揮發(fā)，擴散至處于低溫端的PBN坩堝的表層，形成B2O3薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的PBN坩堝表層鍍膜方法，其特征在于，將處理后的PBN坩堝(2)，放入封閉爐室(1)內(nèi)的支撐系統(tǒng)(3)上，然后抽真空，并加熱升溫，通過加熱系統(tǒng)(4)和溫控設(shè)備(7)控制升溫至1000-1200℃、恒溫2-4小時、然后降至室溫，在整個溫度控制過程中，保證封閉爐室的真空度低于10Pa。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是LEC法生長體單晶的準(zhǔn)備工藝中PBN坩堝表層鍍膜方法及裝置。裝置包括裝揮發(fā)性材料的容器；一套加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備；一套支撐系統(tǒng)；一座封閉爐室和真空設(shè)備，提供揮發(fā)空間。方法包括在傳統(tǒng)處理工藝基礎(chǔ)上，通過加熱系統(tǒng)和溫控設(shè)備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B
文檔編號C30B15/00GK1888126SQ20051001205
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者高永亮, 惠峰, 王文軍 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所