專利名稱：一種砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域，特別涉及砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
砷化鎵(GaAs)是化合物半導(dǎo)體中最重要、用途最廣泛的半導(dǎo)體材料之一，也是目前研究得最成熟、生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體材料。由于砷化鎵具有電子遷移率高(是硅的5 6倍)、禁帶寬度大(它為1.43eV，硅為I. IeV)且為直接帶隙的特點(diǎn)，容易制成半絕緣材料、本征載流子濃度低、光電特性好，還具有耐熱、抗輻射性強(qiáng)及對(duì)磁場(chǎng)敏感等優(yōu)良特性。用砷化鎵材料制作的器件頻率響應(yīng)好、速度快、工作溫度高，能滿足集成光電子的需要。它是目前最重要的光電子材料，也是繼硅材料之后最重要的微電子材料，適于制 造高頻、高速器件和電路。GaAs單晶生長(zhǎng)工藝經(jīng)過(guò)幾代科學(xué)家半個(gè)世紀(jì)的努力，已開(kāi)發(fā)出了許多生長(zhǎng)GaAs單晶的方法?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的工業(yè)化生長(zhǎng)工藝主要有液封直拉法(LEC)、水平布里支曼法HB)、垂直梯度凝固法/垂直布里支曼法(VGF/VB)和蒸氣壓控制直拉法(VCZ)。上述幾種生長(zhǎng)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。目前制約GaAs晶體大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因是GaAs生產(chǎn)效率低，成本較高。因而人們提出了 GaAs晶體的多坩堝制備方法，可以一爐同時(shí)制備多根晶體，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，同時(shí)也顯著降低了能耗。但是其缺點(diǎn)是所得GaAs晶體缺陷較多，如存在孿晶，熱應(yīng)力大，位錯(cuò)密度高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提出一種GaAs單晶的生長(zhǎng)方法，它能生長(zhǎng)出位錯(cuò)密度低、熱應(yīng)力小和均勻性好的GaAs單晶。本發(fā)明采用的技術(shù)方案
一種砷化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，具體包括以下步驟
(I )、將砷化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上；
(2)、下降臺(tái)上放置I 5根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1200 1300°C，使籽晶頂部熔化；
(3)、步驟(2)籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)速度為0.I Ir/h，反應(yīng)10 15h后，晶體生長(zhǎng)結(jié)束；
(4)、步驟(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)，對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為950 1100°C、時(shí)間為8 12h，然后再以20 700C /h的速率降至室溫，即得到GaAs單晶。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種砷化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，由于生長(zhǎng)爐中放置的坩堝在下降的過(guò)程中，可以隨下降臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使坩堝受熱均勻，因而生長(zhǎng)的晶體熱應(yīng)力小和均勻性好，且位錯(cuò)密度較低。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。實(shí)施例I
一種砷化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，具體包括以下步驟
(I )、將砷化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上；
(2)、下降臺(tái)上放置I根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1200°C，使籽晶頂部熔化；
(3)、步驟(2)籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為0.lr/h,反應(yīng)12h后，晶體生長(zhǎng)結(jié)束；
(4)、步驟(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)，對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為950°C、時(shí)間為8h，然后再以70°C /h的速率降至室溫，即得到GaAs單晶。實(shí)施例2
一種砷化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，具體包括以下步驟
(I )、將砷化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上；
(2)、下降臺(tái)上放置3根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1250°C，使籽晶頂部熔化；
(3)、步驟(2)籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為0.5r/h，反應(yīng)IOh后，晶體生長(zhǎng)結(jié)束；
(4)、步驟(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)，對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為1000°C、時(shí)間為10h，然后再以40°C /h的速率降至室溫，即得到GaAs單晶。實(shí)施例3
一種砷化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，具體包括以下步驟
(I )、將砷化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上；
(2)、下降臺(tái)上放置5根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1300°C，使籽晶頂部熔化；
(3)、步驟(2)籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為lr/h，反應(yīng)15h后，晶體生長(zhǎng)結(jié)束；
(4)、步驟(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)，對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為IIOO0C、時(shí)間為15h，然后再以20°C /h的速率降至室溫，即得到GaAs單晶。上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種神化鎵(GaAs)單晶的生長(zhǎng)方法，其特征在于具體包括以下步驟 (I )、將神化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上； (2)、下降臺(tái)上放置I 5根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1200 1300°C，使籽晶頂部熔化； (3)、步驟(2)籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)10 15h后，晶體生長(zhǎng)結(jié)束； (4)、步驟(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)，對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為950 1100°C、時(shí)間為8 12h，然后再以20 700C /h的速率降至室溫，即得到GaAs單晶。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種神化鎵單晶的生長(zhǎng)方法，其特征在于步驟(3)中所述的下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度為O. I lr/h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法。即將砷化鎵多晶原料放入預(yù)先放置籽晶的PNB坩堝內(nèi)，然后將PNB坩堝置于生長(zhǎng)爐內(nèi)的下降臺(tái)上，下降臺(tái)上放置1～5根PNB坩堝，調(diào)整生長(zhǎng)爐爐體溫度處于1200～1300℃，使籽晶頂部熔化后將下降臺(tái)下降的同時(shí)并旋轉(zhuǎn)，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后將PNB坩堝移至生長(zhǎng)爐內(nèi)的恒溫區(qū)對(duì)GaAs晶體實(shí)行原位退火，退火過(guò)程控制生長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度為950～1100℃、時(shí)間為8～12h，然后再以20～70℃/h的速率降至室溫,即得到GaAs單晶。本發(fā)明的一種砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法，生長(zhǎng)的晶體熱應(yīng)力小和均勻性好，且位錯(cuò)密度較低。
文檔編號(hào)C30B29/42GK102677175SQ20121016724
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者張娜, 張彥, 徐家躍, 房永征, 江國(guó)健, 王占勇, 金敏 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院