專利名稱：一種晶錠與熱解氮化硼坩堝脫離方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別指VGF法或VB法生長半導(dǎo)體單晶工藝中晶錠與PBN坩堝脫離方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
III-V族化合物半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)材料的重要組成部分，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)材料受到了廣泛重視。尤其是VGF法或VB法能生長大直徑、低位錯、低熱應(yīng)力、高質(zhì)量的砷化鎵單晶，其應(yīng)用前景非常廣泛，可用于制造LED、LD和GaAs IC。
然而，在VGF法或VB法生長完體單晶后，晶錠與PBN坩堝之間由于三氧化二硼B(yǎng)2O3的覆蓋、粘連影響，很難脫離，傳統(tǒng)工藝多采用甲醇水浴的方法使其分離，由于與水有接觸，B2O3膨脹，稍不注意坩堝就會開裂。即使成功脫錠，因?yàn)槊撳V時間過長，PBN坩堝內(nèi)壁也會出現(xiàn)嚴(yán)重掉皮，分層等現(xiàn)象，直接影響到PBN坩堝的使用壽命和下次體單晶生長，同時，PBN坩堝的高破損率也增加了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成本。
為解決上述問題，特發(fā)明新的晶錠與PBN坩堝脫離工藝技術(shù)及設(shè)備，以滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是保證生長體單晶產(chǎn)品質(zhì)量同時，提高PBN坩堝的使用壽命，方便下次體單晶生長，同時節(jié)約產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成本。
一種晶錠與PBN坩堝脫離設(shè)備，其中包括一套溫控設(shè)備和加熱爐體、一套PBN坩堝支撐系統(tǒng)、一臺超聲波發(fā)生器。溫控設(shè)備(5)與加熱爐體(4)電路相連，并控制加熱電壓和電流，為加熱爐提供能量，使加熱爐體內(nèi)溫度升高達(dá)到要求值。加熱爐體(4)主要起保溫作用。PBN坩堝支撐系統(tǒng)(6)放入加熱爐體(4)中，一同升溫。超聲波發(fā)生器為輔助設(shè)備。
其中溫控設(shè)備可采用國產(chǎn)702，進(jìn)口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。加熱爐體采用立式電阻爐或其他具有一定保溫條件的爐體。
其中超聲波發(fā)生器為輔助設(shè)備，可采用國產(chǎn)或進(jìn)口機(jī)型，但要求有效尺寸與坩堝匹配。
其中甲醇可用MOS級、優(yōu)級或分析級。
一種晶錠與PBN坩堝脫離方法，其方法過程如下本發(fā)明采用的溫控設(shè)備和加熱爐體用于對生長完的晶錠與PBN坩堝進(jìn)行升溫、恒溫、降溫整個過程進(jìn)行精確控制，使B2O3熔化，在重力作用下沿坩堝壁流至支撐系統(tǒng)下方特制空間內(nèi)，晶錠則隨B2O3流向從坩堝籽晶頸部緩慢滑落到坩堝底部；根據(jù)B2O3的特性，溫度降至室溫，在晶錠和坩堝壁間依然會有殘留，所以取出晶錠和坩堝，放入盛有甲醇的超聲波發(fā)生器箱體內(nèi)，進(jìn)行超聲處理，即可去除殘留B2O3，順利分離晶錠與PBN坩堝。
采用上述工藝技術(shù)脫離的坩堝，較傳統(tǒng)工藝處理脫離的坩堝，內(nèi)壁狀態(tài)有了明顯的改善，表面光滑，很少出現(xiàn)掉皮、分層現(xiàn)象，尤其是脫離了水對B2O3的干擾，杜絕了坩堝開裂現(xiàn)象，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。


圖1是晶體生長完后，晶錠與PBN坩堝狀態(tài)示意2是溫控設(shè)備、加熱爐體和PBN坩堝支撐系統(tǒng)示意3是升溫脫錠后，晶錠與PBN坩堝狀態(tài)示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明具體實(shí)施設(shè)備和工藝過程如下圖1中，是晶體生長完后，晶錠(1)與PBN坩堝(2)狀態(tài)示意圖。由于B2O3(3)覆蓋，晶錠(1)與PBN坩堝(2)緊密粘連的狀態(tài)。
圖2中，溫控設(shè)備(5)與加熱爐體(4)電路相連，并控制加熱電壓和電流，為加熱爐提供能量，使加熱爐體內(nèi)溫度升高達(dá)到要求值。加熱爐體(4)主要起保溫作用。PBN坩堝支撐系統(tǒng)(6)放入加熱爐體(4)中，一同升溫。
其中溫控設(shè)備可采用國產(chǎn)702，進(jìn)口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。加熱爐體采用立式電阻爐或其他具有一定保溫條件的爐體。
其中超聲波發(fā)生器為輔助設(shè)備，可采用國產(chǎn)或進(jìn)口機(jī)型，但要求有效尺寸與坩堝匹配。
其中甲醇可用MOS級、優(yōu)級或分析級。
圖3中，是升溫脫錠后，晶錠(1)與PBN坩堝(2)狀態(tài)示意圖由于升溫作用，B2O3(3)熔化流出，晶錠(1)滑落與PBN坩堝(2)脫離的狀態(tài)。
具體工藝實(shí)施過程由于晶體生長完成后，表面被B2O3覆蓋，晶錠和PBN坩堝粘連在一起，將晶錠(1)與PBN坩堝(2)一起放入立式加熱爐體(4)內(nèi)的支撐系統(tǒng)(6)上，操作溫控設(shè)備(5)根據(jù)升溫曲線升溫至要求溫度(500-700℃)，并保溫若干小時(1-4小時)，然后按降溫曲線降至室溫，取出PBN坩堝和晶錠(如圖3所示)。
此時晶錠與PBN坩堝還會有少量B2O3粘連，將PBN坩堝(2)和晶錠(1)放入超聲波發(fā)生器的箱體內(nèi)，并倒入甲醇覆蓋PBN坩堝(2)，通電超聲一定時間(2-5小時)，即可分離PBN坩堝與晶錠。
權(quán)利要求
1.一種晶錠與PBN坩堝脫離設(shè)備，其特征在于，其中包括一套溫控設(shè)備和加熱爐體、一套PBN坩堝支撐系統(tǒng)、一臺超聲波發(fā)生器，溫控設(shè)備(5)與加熱爐體(4)電路相連，并控制加熱電壓和電流，為加熱爐提供能量，使加熱爐體內(nèi)溫度升高達(dá)到要求值，加熱爐體(4)主要起保溫作用，PBN坩堝支撐系統(tǒng)(6)放入加熱爐體(4)中，一同升溫，超聲波發(fā)生器為輔助設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的晶錠與PBN坩堝脫離工藝設(shè)備，其特征在于，其中溫控設(shè)備可采用國產(chǎn)702，進(jìn)口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的晶錠與PBN坩堝脫離工藝設(shè)備，其特征在于，加熱爐體采用立式電阻爐或其他具有一定保溫條件的爐體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的晶錠與PBN坩堝脫離工藝設(shè)備，其特征在于，其中超聲波發(fā)生器為輔助設(shè)備，可采用國產(chǎn)或進(jìn)口機(jī)型，但要求有效尺寸與坩堝匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶錠與PBN坩堝脫離工藝設(shè)備，其特征在于，其中甲醇可用MOS級、優(yōu)級或分析級。
6.一種晶錠與PBN坩堝脫離方法，其方法過程如下采用的溫控設(shè)備和加熱爐體用于對生長完的晶錠與PBN坩堝進(jìn)行升溫、恒溫、降溫整個過程進(jìn)行精確控制，使B2O3熔化，在重力作用下沿坩堝壁流至支撐系統(tǒng)下方特制空間內(nèi)，晶錠則隨B2O3流向，從坩堝籽晶頸部緩慢滑落到坩堝底部；根據(jù)B2O3的特性，溫度降至室溫，在晶錠和坩堝壁間依然會有殘留，所以取出晶錠和坩堝，放入盛有甲醇的超聲波發(fā)生器箱體內(nèi)，進(jìn)行超聲處理，即可去除殘留B2O3，順利分離晶錠與PBN坩堝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的晶錠與PBN坩堝脫離方法，具體步驟如下將晶錠(1)與PBN坩堝(2)一起放入立式加熱爐體(4)內(nèi)的支撐系統(tǒng)(6)上，操作溫控設(shè)備(5)根據(jù)升溫曲線升溫至要求溫度500-700℃，并保溫若干小時1-4小時，然后按降溫曲線降至室溫，取出PBN坩堝和晶錠。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的晶錠與PBN坩堝脫離方法，具體步驟如下晶錠(1)與PBN坩堝(2)還會有少量B2O3粘連，將PBN坩堝(2)和晶錠(1)放入超聲波發(fā)生器的箱體內(nèi)，并倒入甲醇覆蓋PBN坩堝(2)，通電超聲一定時間2-5小時，即可分離PBN坩堝與晶錠。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別指垂直梯度凝固(VGF)法或垂直布里奇曼(VB)法生長半導(dǎo)體單晶工藝中晶錠與熱解氮化硼(PBN)坩堝脫離方法及設(shè)備。設(shè)備包括一套溫控設(shè)備和加熱爐體、一套PBN坩堝支撐系統(tǒng)、一臺超聲波發(fā)生器。方法過程如下采用的溫控設(shè)備和加熱爐體用于對生長完的晶錠與PBN坩堝進(jìn)行升溫、恒溫、降溫；根據(jù)三氧化二硼(B
文檔編號C30B11/00GK1888146SQ20051001205
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