專利名稱：紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體材料液相外延的設(shè)備，特別涉及一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟。
常用的紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，如德國三特爐(Centrothem)公司提供的紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，包括腔體，連接板，基片支架，螺釘，操作桿，其中腔體為三個(gè)，按I、II、III成一字形排列，由三個(gè)相鄰的箱體及其蓋板構(gòu)成，裝好基片的基片支架置于腔體II內(nèi)，N型磷化鎵外延層在腔體III內(nèi)生長，P型磷化鎵外延層在腔體I內(nèi)生長，基片支架固定蓋板下部，連接板與蓋板固定連接，連接板、操作桿由固定螺釘連為一體，電子計(jì)算機(jī)控制的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)操作桿帶動(dòng)蓋板作上下運(yùn)動(dòng)和水平移動(dòng)。
N型和P型磷化鎵外延層組份分別置于腔體III和腔體I內(nèi)，加熱形成熔體，通過操作桿的運(yùn)動(dòng)，將裝有基片的基片支架移入腔體III內(nèi)，生長N型磷化鎵外延層，之后再移入腔體I內(nèi)，生長P型外延層。外延片在同一爐中作退火處理。
該外延舟采用石墨舟，存在以下缺陷1.石墨在高溫下會(huì)與氧起化學(xué)反應(yīng)，由此耗用一部分人為摻入的氧，使磷化鎵外延層中氧含量濃度難以提高，同時(shí)外延舟容易被腐蝕而損壞。
2.在同一外延舟內(nèi)長成PN結(jié)，難免將N型熔體帶入P型熔體中，造成沾污補(bǔ)償，P型外延層生長摻氧濃度難以控制，難以獲得發(fā)光亮度好的紅色磷化鎵外延片。
3.鎵熔體不能重復(fù)使用，致使成本較高。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，本外延舟采用石英舟，三個(gè)腔體采用疊式同軸布置，基片支架置于腔體II內(nèi)，P型外延層生長的熔體組份置于封閉的腔體I內(nèi)，加熱形成熔體后，操作桿作水平移動(dòng)，該熔體通過腔體I和腔體II間的通道注入腔體II內(nèi)，分別完成P型磷化鎵外延層生長和退火處理，最后通過操作桿將腔體I、II提起，鎵熔體經(jīng)該腔體II底部通道進(jìn)入腔體III，供重復(fù)使用。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的采取如下技術(shù)措施1.為了實(shí)現(xiàn)P型含磷化鎵的鎵熔體組份穩(wěn)定，免受沾污，能重復(fù)使用，腔體I、II、III采取疊式同軸布置，長好N型磷化鎵外延層的襯底豎直排列在基片支架上，將該支架置于腔體II內(nèi)，P型磷化鎵外延層生長所需的組份置于腔體I內(nèi)，加熱成熔體。
2.腔體I和腔體II之間設(shè)置一個(gè)既可封閉又可暢道的通道，該通道的關(guān)閉與暢通由操作桿帶動(dòng)腔體I作水平移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)；在腔體II與腔體III設(shè)有通道，腔體II與腔體III相疊合時(shí)，該通道關(guān)閉，操作桿提升腔體I和II時(shí)，該通道暢通。
3.本外延舟采用石英舟，部件間作相對活動(dòng)的部分設(shè)計(jì)有足夠的寬度，且采用細(xì)磨砂磨平，保證其密封性。
4.為使P型鎵熔體回收充分，用金鋼砂將腔體內(nèi)壁打毛，避免鎵熔體粘結(jié)在壁上；腔體I底部采用邊緣向中心傾斜的結(jié)構(gòu)，避免磷化鎵熔體滯留在腔體I內(nèi)。
圖1為紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟結(jié)構(gòu)圖。
圖2為圖1的MM剖視圖。
圖3為本外延舟的俯視圖。
以下結(jié)合
，詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體內(nèi)容。
一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，其結(jié)構(gòu)如圖1～圖3所示，包括腔體I、II、III，連接板，基片支架，螺釘，操作桿，其中連接板上開有導(dǎo)向槽，連接板及操作桿由螺釘固定連接，其特征是腔體I、連接板41、腔體II、III為疊式同軸布置，腔體I、II、III分別由箱體11、21、31和蓋板12、22、32構(gòu)成，蓋板12上設(shè)有吊環(huán)13，箱體11、連接板41、43、44膠接為一體，腔體I與腔體II之間設(shè)有通道A和放氣孔A′，裝好N型磷化鎵襯底的基片支架5置于腔體II內(nèi)，連接板42與箱體21膠接為一體，箱體21置于箱體31內(nèi)，其底部設(shè)有通道B，由計(jì)算機(jī)控制的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)操作桿G帶動(dòng)腔體I作水平移動(dòng)和帶動(dòng)腔體I、II作上下運(yùn)動(dòng)。箱體11其底部內(nèi)側(cè)是從邊緣向中心傾斜的，以避免P型磷化鎵熔體滯留在腔體I底部。
連接板42、43間的螺釘連接為松動(dòng)連接，在水平方向螺釘61可沿連接板42的導(dǎo)向槽作水平移動(dòng)，操作桿G通過螺釘61帶動(dòng)腔體I、連接板41作水平移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)通道A封閉或者暢通。操作桿G向上運(yùn)動(dòng)，則將腔體I、II提起，腔體II內(nèi)的P型鎵熔體經(jīng)通孔B排泄至腔體III內(nèi)。本外延舟為石英舟，操作桿G采用碳化硅制成。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)1.采用石英舟，抗腐蝕性強(qiáng)，密封性好，使P型鎵熔體組份保持穩(wěn)定。
2.可專用于P型磷化鎵外延層生長及其退火處理，使退火在外延設(shè)備連續(xù)完成；置于基片支架上的是已長成了N型磷化鎵外延層的潔凈襯底，避免了襯底帶來的沾污。
3.P型磷化鎵熔體可回收，供重復(fù)使用，有效地節(jié)約原材料。
實(shí)施例一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，采用如圖1～圖3所示的結(jié)構(gòu)，腔體I的長寬高為260×82×15mm，腔體II長寬高為110×52×58mm，腔體III長寬高為310×100×30mm，兩個(gè)通道A直徑各為12mm，三個(gè)通道B直徑各為10mm，用碳化硅制成的操作桿G，其截面尺寸為30×20mm，石英舟的長寬高為370×117×116mm。應(yīng)用本外延舟生長P型磷化鎵外延層的工藝過程為1.將已長好N型磷化鎵外延層的潔凈襯底50片，豎直排列在基片支架上，該支架放入腔體II內(nèi)，裝配好整個(gè)外延舟并固定在外延生長爐里的碳化硅操作桿G上。
2.令通道A處于封閉狀態(tài)，打開蓋板12，將已稱量配置好的P型鎵熔體各組份置于腔體I內(nèi)，其組份為鎵1400克，磷化鎵65.8克，三氧化二鎵3克，鋅350毫克，蓋好蓋板12，送入外延爐石英反管內(nèi)。
3.起動(dòng)升溫至1100℃，升溫速度為每分鐘升溫5℃，在1100℃下保溫2小時(shí)。
4.令操作桿G作水平移動(dòng)，通道A暢通，腔體I內(nèi)的熔體注入腔體II，復(fù)蓋在襯底上，降溫至600℃，降溫速度為每分鐘降溫3.5℃，保溫15小時(shí)。
5.操作桿G將腔體I、II抬起，鎵熔體進(jìn)入腔體III，冷卻后出爐，獲得表面光亮平整性良好的外延片。
應(yīng)用獲得的外延片制成的芯片，經(jīng)測試平均發(fā)光強(qiáng)度不小于0.6mcd，均勻性為±15％。
權(quán)利要求1.一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，包括腔體[I][II][III]，連接板，基片支架，螺釘，操作桿，其中連接板上開有導(dǎo)向槽，連接板及操作桿由螺釘固定連接，其特征在于腔體[I]、連接板[41]、腔體[II][III]為疊式同軸布置，腔體[I][II][III]分別由箱體[11][21][31]和蓋板[12][22][32]構(gòu)成，蓋板[12]上設(shè)有吊環(huán)[13]，箱體[11]、連接板[41][43][44]膠接為一體，腔體[I]與腔體[II]之間設(shè)有通道[A]和放氣孔[A′]，裝好N型磷化鎵襯底的基片支架[5]置于腔體[II]內(nèi)，連接板[42]與箱體[21]膠接為一體，箱體[21]置于箱體[31]內(nèi)，其底部設(shè)有通道[B]，由計(jì)算機(jī)控制的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)操作桿[G]帶動(dòng)腔體[I]作水平移動(dòng)和帶動(dòng)腔體[I][II]作上下運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的外延舟，其特征在于所述的箱體[11]其底部內(nèi)側(cè)是從邊緣向中心傾斜的。
專利摘要一種紅色發(fā)光磷化鎵液相外延舟，其特征是腔體I、II、III為疊式同軸布置，基片支架5置于腔體II內(nèi)，操作桿G帶動(dòng)腔體I作水平移動(dòng)及帶動(dòng)腔體I、II作上下運(yùn)動(dòng)。P型磷化鎵外延層組分在封閉的腔體I內(nèi)加熱成熔體，操作桿G帶動(dòng)腔體I作水平移動(dòng)，熔體經(jīng)通道A注入腔體II內(nèi)，襯底在腔體II內(nèi)完成P型磷化鎵外延層生長和退火處理后，操作桿G將腔體I和II提起，腔體II中的熔體經(jīng)通道B進(jìn)入腔體III。
文檔編號(hào)C30B19/00GK2232448SQ9524468
公開日1996年8月7日 申請日期1995年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者丁祖昌, 劉和初, 張留生, 張燕, 陳顯峰 申請人:浙江大學(xué), 國營七四六廠