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申请/专利权人：山西中科晶电信息材料有限公司

摘要：本发明涉及半导体材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种炉体温度可调的冷壁单晶炉及砷化镓晶体生长方法，该装置包括晶体生长装置与恒温冷壁炉，所述晶体生长装置设置在恒温冷壁炉内；通过对恒温冷壁炉温度与炉内压力的控制实现晶体生长特定温度场；采用恒温冷壁炉避免环境对晶体生长温场的影响后晶体单晶率获得提升，由60%提升到75%；采用恒温冷壁炉通过对炉内压力的控制避免了石英管的胀管与缩管等现象，实际砷压与设定砷压一直，晶体纵向均匀行得到提升；通过对降温程序的调控，退火周期由原来的140h缩短到116h。缩短了晶体生长周期，提高了经济效益。

主权项：1.一种炉体温度可调的冷壁单晶炉用于砷化镓晶体生长方法，该生长方法所用的装置为一种炉体温度可调的冷壁单晶炉，其特征在于：冷壁单晶炉包括晶体生长装置与恒温冷壁炉，所述晶体生长装置设置在恒温冷壁炉内；所述晶体生长装置包括PBN坩埚（1）、石英管（2）、加热器（3），所述PBN坩埚（1）固定在石英管（2）内，所述石英管（2）内设置有石英帽（4），石英管（2）放置在炉芯（5）上，炉芯内设置有玻璃棒（6）；所述晶体生长装置外设置有保温装置（7），所述保温装置（7）为下部开口的中空筒状结构，所述保温装置（7）内壁镶嵌有加热器（3）；所述恒温冷壁炉包括顶壁（8）、侧壁（9）与底壁（10），所述顶壁（8）、侧壁（9）与底壁（10）在关闭时通过橡胶条密闭；所述顶壁（8）、侧壁（9）与底壁（10）为中空结构，内部分别设置有冷却介质，所述冷却介质温度、流量可通过外界控制；一种炉体温度可调的冷壁单晶炉用于砷化镓晶体生长方法，包括以下步骤：S1、将籽晶固定于PBN坩埚（1）的锥部，将GaAs多晶料放入PBN坩埚（1）内；S2、将PBN坩埚（1）放入石英管（2）内，将石英帽（4）盖合于PBN坩埚（1）上端，抽真空后，用氢氧火焰密封焊接石英帽（4）和PBN坩埚（1）；S3、控制炉芯（5）温度为1220℃，加热器（3）温度为1250℃，在晶体生长过程中通过控制恒温冷壁炉温度提供稳定温度场；根据石英管需要的压力，通过控制恒温冷壁炉压力调整，使得石英管内压力于炉内压力相同；S4、待籽晶顶端熔化接种完成后，控制晶体的生长速率为0.5-5mmh，直至全部结晶；所述恒温冷壁炉温度与压力控制具体为：（1）恒温冷壁炉温度控制：长晶冲空期，维持恒温冷壁炉各处进水温度25±0.1℃，进水水压0.1MPa，稳定恒定提供不随环境变化的稳定的晶体生长环境；晶体等径生长及收尾期，恒温冷壁炉底壁（10）与侧壁（9）下部的流体进水压力逐步增大到0.5MPa，其它管路流体进水压力维持在0.1MPa，进水水温不变，只增加底部的走热量，维持晶体生长需要的稳定的生长界面；晶体降温期，增大恒温冷壁炉顶壁（8）中流体进水压力至0.5MPa，维持其它各路冷却水的压力不变；（2）恒温冷壁炉压力控制：升温期：冷壁炉内压力随石英管内砷压的升高而增大，冷壁炉的压力设置为砷在该温度下的饱和蒸气压，当石英管内在该温度维持压力需要的砷量超过砷添加量时，依据砷添加量设定炉内压力以维持石英管内外压力平衡；晶体生长期：炉内压力根据石英管内压力的需要维持在一个恒定的压力；晶体降温期：炉内的压力随着石英管内砷蒸汽压力的下降而降低，维持石英管内外压力的平衡。

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